Diseño avanzado de materiales y construcción para una vida útil prolongada de la bomba
La selección de materiales afecta significativamente el rendimiento de la bomba en entornos corrosivos, abrasivos y de alta temperatura. En esta sección se analizan las propiedades metalúrgicas, los tratamientos de superficie y las consideraciones de diseño estructural.
2.1 Materiales resistentes a la corrosión
Aceros inoxidables:
316L (S31603):Contiene entre un 2 y un 3 % de molibdeno para resistencia al cloruro (PREN = 24)
Dúplex 2205 (UNS S31803):Estructura 40% ferrita/60% austenita con PREN = 34
Hastelloy C-276 (Número de serie N10276): Resiste la corrosión bajo tensión por ácido sulfúrico y cloruro.
Hierro dúctil:
ASTM A536-84 Grado 60-40-18 para aplicaciones de agua potable
El recubrimiento epoxi (SSPC-SP10) extiende la vida útil en suelos agresivos
Opciones no metálicas:
Fluoruro de polivinilideno (PVDF) para la manipulación de ácido fluorhídrico
Polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) para aplicaciones ligeras y de alta resistencia
2.2 Innovaciones en el diseño mecánico
Diseño del impulsor:
Impulsores semiabiertos:Reducir el enredo de fibras en aplicaciones de aguas residuales (Figura 3)
Impulsores cerrados: Mayor eficiencia para fluidos limpios (ISO 5199 Clase N)
Paletas curvadas hacia atrás:Minimizar el empuje radial en sistemas de alto flujo
Sistemas de sellado:
La presión del fluido de barrera se mantiene 1,5 bar por encima de la presión del sistema.
Amortiguador de gas nitrógeno para aplicaciones de cero emisiones
Cara giratoria de grafito de carbono con anillo estacionario de carburo de silicio
Presión máxima: 10 bar
Sellos mecánicos simples (API 682 Plan 11):
Sellos dobles (API 682 Plan 53B):
Sistemas de cojinetes:
Rodamientos de rodillos cónicos (serie SKF 32000) que soportan cargas axiales de hasta el 250 % de la capacidad nominal
Rodamientos de bolas de contacto angular para aplicaciones de alta velocidad
Compuestos de bronce y grafito (ASTM B403) con juego radial de 0,05 mm
Lubricación mediante anillos de aceite autolubricantes o sistemas de circulación forzada
Cojinetes de manguito:
Cojinetes de empuje:
2.3 Ingeniería de superficies
Recubrimientos por pulverización térmica:
Los recubrimientos WC-Co (ASTM B733) proporcionan una dureza de 300 HV
Oxidación electrolítica de plasma (PEO) para componentes de aluminio
Galvanoplastia:
Espesor del cromado (ASTM B633): 0,05-0,15 mm
Recubrimiento de níquel-fósforo (ASTM B733) para aplicaciones no magnéticas
Datos de prueba
Prueba de niebla salina (ASTM B117):
Acero inoxidable 316L: 2000 horas antes de la oxidación roja
Hierro dúctil: 600 horas antes de la picadura
Prueba hidrostática:
1,5x presión de diseño durante 10 minutos (ASME BPVC Sección VIII)
Caso de estudio: Sistema de bombeo de plataforma marina
Una plataforma en el Mar del Norte que utiliza bombas de acero inoxidable dúplex ahorró 1,2 millones de dólares en 5 años en comparación con las alternativas de acero al carbono. La espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) reveló que las tasas de corrosión se redujeron de 0,12 mm/año a 0,03 mm/año.
Conclusión
La selección del material debe equilibrar el costo, las propiedades mecánicas y la exposición ambiental.
