Inversión de una bomba de engranajes

¿Por qué querría hacer que una bomba funcione en ambas rotaciones y en ambas direcciones de flujo?

Esto es común para bombas que cargan o descargan líquidos de camiones cisterna o vagones. Una vez que se completa la carga, se hacen funcionar brevemente en sentido inverso para limpiar las líneas. Hay muchas otras razones por las que es posible que desee capacidades de bombeo bidireccional.

Muchas de las bombas de proceso en las que confiamos todos los días tienen una limitación importante

Pero muchas de las bombas de proceso en las que confiamos todos los días tienen una limitación importante: solo pueden crear flujo en una dirección y no se pueden revertir. Las bombas centrífugas, las bombas alternativas, incluidas las bombas dosificadoras y las bombas neumáticas de doble diafragma (AODD), las bombas de paletas rotativas y muchas otras, no pueden simplemente invertir el flujo invirtiendo la dirección del motor.

Tomemos como ejemplo las bombas de proceso más comunes, las centrífugas. Las flechas de rotación se pueden encontrar fundidas en la bomba o impresas en la placa de identificación para dejar perfectamente claro que estas bombas funcionan en una dirección de rotación y en una dirección de flujo. ¿Qué podría pasar si hacemos funcionar una bomba centrífuga en rotación inversa?  Varía según el tipo y el diseño, pero existen varias consecuencias potenciales: flujo y altura reducidos, ruido, fallo del sello, fallo del cojinete y el impulsor, si está roscado, puede desprenderse del eje y dañar la bomba.

Las bombas alternativas tienen válvulas de retención (antirretorno) en la entrada y salida de la cámara de fluido para garantizar que el flujo solo pueda ir en una dirección. Y las bombas de paletas rotativas generalmente tienen paletas ranuradas orientadas hacia la descarga de la bomba para permitir que el líquido detrás de las paletas ayude a extenderlas. A veces, su flujo se puede invertir, pero es necesario abrir la bomba y cambiar la dirección de cada paleta, así como cualquier válvula de alivio de presión integral. Las bombas de tornillo, incluidas las de cavidad progresiva, de 3 tornillos y de 2 tornillos temporizadas a menudo pueden funcionar en sentido inverso, pero al hacerlo, el sello, normalmente en el extremo de succión de baja presión, detecta la presión de descarga total de la bomba, lo que puede provocar un rápido fallo del sello.

Las bombas Viking de engranajes internos, de engranajes externos, de lóbulos y de pistones circunferenciales (CP) generalmente pueden funcionar en ambas direcciones, con muy pocas excepciones. Cuando se hace funcionar en dos direcciones de rotación y en dos direcciones de flujo, la capacidad de la bomba permanece constante en cualquier dirección, lo que la convierte en una característica beneficiosa y única de estos principios de bombeo rotativo de desplazamiento positivo.

Razones comunes para cambiar la rotación de una bomba

Mientras que las bombas de engranajes externos, de lóbulos y CP generalmente tienen puertos de 180 grados, las bombas de engranajes internos a menudo cuentan con puertos de 90 grados, lo que suele ser una razón para cambiar la rotación de una bomba para adaptarse al sistema. Si el tanque de suministro está a la derecha, no es lo ideal tener el puerto de entrada a la izquierda. Se pueden utilizar tuberías “creativas” para acomodar la bomba, pero cambiar la rotación de la bomba para intercambiar los puertos de entrada y salida genera un diseño del sistema más limpio y evita agregar longitud adicional y restricciones a la tubería de entrada. La bomba se puede pedir y construir con cualquier rotación, pero a veces la bomba proviene de su inventario o de otra parte de sus instalaciones. Los cambios de rotación pueden ocurrir por diversas razones.

Es importante saber qué escenario se adapta mejor a su bomba: 

• Una dirección de rotación y flujo
• Dos direcciones de rotación y flujo (una de las cuales es la dirección principal)
• Dos direcciones de rotación y flujo (tiempo aproximadamente igual para ambos)
• Lista de verificación de cambio de rotación

Hay 5 puntos claves que se deben comprobar antes de cambiar la rotación de una bomba de engranaje interno:

1. ¿Se puede invertir la bomba?

Hay algunos valores atípicos... diseños de bombas de engranaje que no se pueden revertir. Antes de avanzar más, es mejor comprobarlo primero para asegurarse de que su bomba no muestre ninguna “señal de alerta” que indique que pertenece a este grupo de bombas “direccionales”.

 La primera “señal de alerta” sería una flecha de rotación en la pieza fundida o en la placa de identificación de la bomba. Los ejemplos comunes de bomba Viking incluyen bombas Mag Drive de la 895 Series™ (flecha de rotación en la placa de identificación) o bombas de velocidad de motor de 4 pulgadas y más grandes de la 4195 Series™ (flecha de rotación fundida en el cabezal). Algunas bombas de engranajes externos Viking también pueden tener flechas de rotación. En cualquier caso, estas bombas tienen características de diseño que las hacen rotativas, por lo que no se recomienda hacerlas funcionar en rotación inversa.

La segunda “señal de alerta” serían las diferencias en el tamaño de los puertos. Las bombas Viking suelen tener tamaños de puertos idénticos para que se puedan intercambiar la entrada y la salida. Sin embargo, algunas bombas están diseñadas para tener un puerto de entrada y salida designado. En estos casos, la entrada es siempre más grande que la salida por la misma razón que se hace en las bombas centrífugas (para alimentar mejor el líquido a la bomba y eliminar cualquier confusión sobre qué puerto va hacia “dentro” y cuál va hacia “fuera”).

 Si ninguna de estas opciones es aplicable a su bomba de engranaje, entonces puede pasar a la pregunta 2.

2. ¿Tiene la bomba una válvula de alivio de presión?

Las válvulas limitadoras de presión utilizadas en las bombas de lóbulo giratorio y de pistones circunferenciales Viking son bidireccionales, lo que significa que alivian la presión independientemente de la dirección en que gire el eje de la bomba y fluya el líquido. Pero las válvulas de alivio montadas en bombas Viking de engranajes internos, engranajes externos y bombas de álabe, ya sean internas o de retorno al tanque, son direccionales. Solo proporcionan protección contra sobrepresión en un sentido de rotación y flujo. Sin embargo, la mayoría son reversibles, ya que se desmonta la válvula de la bomba, se cambia la orientación 180° y se vuelve a instalar. Modificar la orientación de la válvula es la modificación requerida más común para cambiar la dirección del flujo de una bomba de engranaje.

 Hay dos cosas importantes a tener en cuenta:

 En primer lugar, hay algunos modelos Viking en los que la válvula de alivio no es un componente independiente, sino que está integrada en el cuerpo de la bomba. Un ejemplo común de esto son los tamaños más pequeños de 432 Series™ y las series de engranajes externos más pequeños donde la válvula está integrada en la carcasa. Para estos modelos, la dirección de la protección contra sobrepresión no se puede invertir.

En segundo lugar, si una bomba va a funcionar en ambas direcciones, esto podría significar que podría producirse una condición de sobrepresión y perturbación en cualquiera de los lados de la bomba. Si hace funcionar la bomba en ambas direcciones, ambos lados de la bomba necesitan protección contra sobrepresión. Una válvula de alivio interna Viking, que solo funciona en una dirección de flujo, no podría usarse como único medio de protección contra sobrepresión, lo que requiere agregar una válvula de alivio externa al sistema para la dirección inversa.

3. ¿Tiene la bomba un plan de circulación de sello?

Muchas bombas cuentan con un plan de circulación de sello interno o externo. Estos incluyen orificios internos o tuberías externas que dirigen el fluido bombeado a través de la cámara del sello para ayudar a lubricar y, en última instancia, extender la vida útil del sello y las piezas de la bomba. Los ejemplos comunes incluyen un Plan API 11 (o línea de descarga) o un Plan API 13 (o línea de succión). Para estos planes de circulación del sello, se conecta una línea entre el sello (o prensaestopas) y el puerto de descarga o el puerto de succión, respectivamente.

 Invertir la rotación de la bomba y la dirección del flujo invertirá el flujo a través del plan de sellado, convirtiendo un Plan 11 en un Plan 13 (o viceversa). Para algunas aplicaciones, cualquiera de los planes API puede ser aceptable y no serán necesarias modificaciones. Para otros, se debe utilizar el plan de circulación de sellos apropiado; la línea tendría que ser retirada y reemplazada en consecuencia.

 En algunos modelos, el plan de circulación del sello es interno a la bomba y puede cambiarse fácilmente o no. Un ejemplo común de esto es el 75 Series™, donde un orificio en el puerto de succión garantiza líquido fresco y baja presión en el sello. Para estas bombas, el orificio del lado de descarga está tapado. Al cambiar el sentido de rotación, sería necesario mover este tapón al otro lado de la carcasa.

4. ¿Tiene la bomba alguna vía de lubricación interna?

Algunos modelos y tamaños de bombas de engranajes internos y externos cuentan con vías adicionales para la lubricación interna de los casquillos o para mejorar el flujo detrás del rotor. Una característica común es el pasador tensor lubricado a presión, que tiene un orificio que permite que el líquido entre desde el lado de descarga de la bomba y salga por debajo del casquillo. Esto ayuda a garantizar que el buje y el pasador siempre tengan suficiente lubricación y se prolongue la vida útil de estas piezas. Al invertir la rotación de la bomba, esta ruta de lubricación interna se invierte. Si bien sigue proporcionando lubricación, su eficacia disminuye un poco. Es preferible tener el orificio del lado de descarga abierto para alimentar a presión el pasador tensor. A menudo, esto se puede hacer cambiando la ubicación de un tapón de tubería (aunque algunos modelos y tamaños cuentan con válvulas de retención que no requieren modificación para cambiar de dirección).

Otra opción de lubricación interna, aunque algo menos común, es una ranura en la carcasa. Se utilizan para fomentar el flujo detrás del rotor de líquidos que pueden acumularse o sedimentarse en la parte posterior de la carcasa. Las carcasas con dos ranuras se pueden colocar en cualquier dirección. Las carcasas con una ranura son direccionales y deben reemplazarse antes de cambiar la rotación de la bomba primaria. En algunos casos, una bomba puede funcionar con una ranura de descarga (lado de descarga) o una ranura de succión (lado de entrada), pero esto siempre debe verificarse con su distribuidor autorizado de bombas Viking antes de realizar este cambio.

5. ¿Tiene el sistema el NPSHa adecuado cuando se ejecuta en ambas direcciones?

Aunque es poco común hacer funcionar regularmente una bomba en ambas direcciones, muchos clientes de Viking Pump lo hacen. Un ejemplo sería la necesidad de devolver el material no utilizado de un tanque diurno al parque de tanques al final de un lote utilizando la misma bomba. Lo más probable es que la bomba esté situada cerca del depósito de origen, en el parque de aguas arriba y no cerca del depósito diurno aguas abajo. Sin embargo, a la inversa, la línea de descarga de 50 metros se convierte en una línea de succión de 50 metros, que probablemente no proporcionará suficiente NPSHa para evitar la cavitación sin reducir significativamente la velocidad de la bomba. Calcule el NPSHa en ambas direcciones para ver si reubicar la bomba en un punto intermedio podría ser una solución.

Listo para un cambio de dirección

Si se instalan correctamente, la mayoría de las bombas Viking pueden funcionar en cualquier dirección o en ambas.  Después de consultar la lista anterior y realizar los cambios propuestos, estará listo para avanzar en una nueva dirección.