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Boletín No. 5 – AFT Pumps

Uso de Válvulas de Cheque (retención) en Bombas Sumergibles en Pozos Profundos

Generalidades

Todas las bombas sumergibles deben instalarse con al menos una válvula de cheque, la cual debe ser de tipo resorte para uso pesado, de la mejor calidad y capaz de soportar altas presiones y pesos. Jamás deben usarse válvulas cheque de tipo bisagra. Las válvulas de cheque permiten el flujo de agua en una sola dirección y se usan para mantener la columna de agua en el sistema cuando para la bomba. También previenen el giro inverso, golpes de ariete y daños en los componentes mecánicos por empuje ascendente. La instalación adecuada de estas válvulas puede evitar fallas prematuras en la bomba o el motor.  Las condiciones más comunes derivadas de la ausencia, daño o inadecuada instalación de válvulas de cheque en un sistema de bombeo sumergibles son:

Giro Inverso – Con una válvula de retención defectuosa el agua del sistema puede regresar por la tubería de descarga cuando se detiene el motor, lo cual puede provocar que la bomba gire en dirección inversa. Si el motor se enciende mientras esto sucede puede presentar una fuerte tensión sobre el conjunto  motor-bomba lo cual puede provocar rotura del eje, daños a los impulsores y desgaste excesivo en el cojinete de empuje, etc.

El cuerpo de la válvula de retención está construido para soportar las presiones nominales y el flujo del sistema y para soportar el peso de la bomba sumergible, la tubería y el agua dentro de la misma. No debe subestimarse el peso del agua dentro de la tubería, la cual puede llegar a ser superior al peso de la tubería y de la bomba misma. Además, las válvulas están diseñadas exclusivamente para absorber algunos golpes hidráulicos de agua asociados con el bombeo de agua de pozo.

Empuje Ascendente (Upthrust) – Con una válvula de retención dañada, la bomba puede arrancar con una condición de carga muy baja, fuera de la curva de rendimiento de diseño de la bomba. Esto provoca una elevación o empuje ascendente en el eje motor/bomba y se crea una condición de empuje ascendente en el motor. Este empuje ascendente constante puede causar fallas prematuras en la bomba y el motor, tales como desgaste en la parte superior de los impulsores y desgaste en el cojinete de empuje y sellos del motor.

Golpe De Ariete – Se puede generar un vacío parcial si la válvula de retención inferior está a más de 30 pies sobre el nivel estático, o si una válvula instalada más abajo tiene daño mientras que la inmediata superior funciona adecuadamente. En el siguiente arranque de la bomba, el agua que se mueve a muy alta velocidad llena el vacío y golpea la válvula de retención cerrada, provocando que el agua estancada en la tubería que está arriba de ésta genere un choque hidráulico. Este choque llamado golpe de ariete puede dañar la bomba y/o el motor. El golpe de ariete hace un ruido fuerte fácil de detectar.


El golpe de ariete se produce cuando el agua bombeada que fluye a través del sistema de tuberías  cambia de velocidad abruptamente. El agua bombeada tiene una cierta cantidad de energía (peso x velocidad) cuando está en movimiento. Si se detiene el bombeo, el agua continúa moviéndose por  y la energía restante se debe absorber de alguna forma. En ocasiones, esta absorción de energía puede crear un ruido no deseado o daños a la tubería y demás componentes. A esto se le denomina golpe de ariete. Los golpes de ariete pueden destruir sistemas de tuberías, válvulas y equipos relacionados y varían en intensidad dependiendo de la velocidad con la que el agua se desplaza cuando la bomba se apaga. Es muy importante para el instalador darse cuenta del potencial del golpe de ariete; además, debe tener esto en cuenta cuando dimensione el sistema y cuando decida el material del cual estarán hechas las válvulas. Se ha comprobado que por cada 1 pie/seg de velocidad, se crean 54 psi de contrapresión. Esto significa que, en una tubería de 1”, un flujo de solo 10 GPM puede crear una contrapresión de 370 psi o más cuando la bomba se apaga y la columna de agua retrocede. ¡En una tubería de 4”, un flujo de 350 GPM puede crear una contrapresión de 860 psi! Las válvulas de cheque de buena calidad están diseñadas para disminuir los efectos, muchas veces dañinos, del golpe de ariete en las tuberías y los equipos relacionados.

INSTRUCCIONES DE INSTALACIÓN IMPORTANTES

Es muy importante instalar correctamente la válvula de cheque para garantizar un sistema de agua que funcione sin problemas. En la parte inferior de esta página hay un diagrama de la instalación típica de una válvula sumergible. Cuando seleccione una válvula de retención sumergible, asegúrese de que tenga la capacidad de manejar el caudal bombeado por la bomba, idealmente que la velocidad de flujo no exceda los 10 pies por segundo. Velocidades de flujo más altas aumentan las pérdidas de fricción, los golpes hidráulicos y la posibilidad de golpes de ariete destructivos lo cual puede provocar una falla grave del sistema y sus componentes.

Presión del sistema: Es importante considerar la carga dinámica total y el caudal para seleccionar el tipo y modelo adecuado de la válvula de cheque. En general, las válvulas tienen una clasificación de presión de 400 PSI (920 pies o 280 mca) de presión de agua o de 600 PSI (1386 pies o 422 mca). Para reducir los golpes hidráulicos en la tubería ascendente, se recomienda instalar una válvula de retención cada 200 pies de tubería de descarga.

Antes de instalar la válvula de cheque: Asegúrese de que la válvula no tenga defectos y de que el mecanismo accionado por resorte de la válvula de retención funcione libremente. Retire cualquier material extraño (por ejemplo, lubricante para tuberías) del asiento de válvula. No aplique lubricante para tuberías a las roscas hembra de la válvula de retención, solo aplíquelo al extremo macho de la tubería.

Instale la válvula de retención de manera vertical, con la flecha apuntando hacia arriba en dirección del flujo de líquido.  En las aplicaciones de bombeo sumergible, la primera válvula de retención se debe instalar directamente a la descarga de la bomba. Si la bomba no tiene una válvula de retención incorporada, la primera válvula de cheque se debe instalar no más de 25 pies sobre el nivel dinámico de bombeo del pozo.

Para instalaciones más profundas, además de la primera válvula de cheque en la descarga de la bomba, se recomienda instalar válvulas de cheque adicionales instaladas en intervalos de 200 pies y una más en la superficie del pozo, si hay distancia/altura adicional hasta el tanque de reserva de agua. Como referencia, abajo se identifica el símbolo aceptado para diagramar una válvula de cheque tipo resorte en un plano u un diagrama de sus componentes principales.

SÍMBOLO DE CHEQUE TIPO RESORTE


COMPONENTES BÁSICOS DE UNA VÁLVULA DE CHEQUE TIPO RESORTE

Para más información, escríbenos al correo info@aftpumps.com


Categories: Bombas sumergibles


Boletín No. 4 – AFT Pumps

¿Pueden trabajar los Motores Sumergibles en posición horizontal?

La respuesta es sí y no. Instalar un motor sumergible en posición horizontal es una condición de operación cada vez más común. Sin embargo, debemos realizar algunas consideraciones preliminares, para asegurarnos que los motores tengan una larga vida instalados
en esta posición.

Primero que nada, recordemos que existen varios tipos de motores
sumergibles y no todos pueden operar en posición totalmente horizontal. Se fabrican motores sumergibles encapsulados, motores sumergibles de estator abierto, lubricados por agua

o por aceite, incluso con estator seco. Sin embargo, la diferencia de fabricación más importante que impacta la posibilidad de instalarse horizontalmente es el tipo de cojinete de empuje.

Los motores sumergibles encapsulados se diseñaron originalmente para aplicaciones verticales en pozos. Al igual que la mayoría de motores sumergibles lubricados por agua, estos utilizan un cojinete llamado cojinete de empuje, compuesto por dos caras que rotan contra ellas, generalmente una de carbón y otra de acero inoxidable.

Ambas caras son lubricadas por una delgada capa de agua que las lubrica. Este diseño conocido también como tipo Kingsbury, es bastante resistente en instalaciones verticales, pero no así en instalaciones horizontales, pues ambas caras deben quedar perfectamente alineadas para lubricarse adecuadamente y que no haya roce entre ambas. En una instalación horizontal, las caras de los cojinetes no siempre quedan bien alineadas y se produce un desgaste acelerado que provoca fallas prematuras.


Por ello, la mayoría de fabricantes de este tipo de motores recomiendan instalarlos con una inclinación positiva mínima de 35°.

Durante el arranque del motor, la carga de la bomba aumenta mientras aumenta la carga de salida. En casos donde la carga de la bomba permanece por debajo de su rango de operación para la que fue diseñada durante el arranque y durante velocidad a plena marcha, la bomba puede realizar un empuje hacia arriba. Esto a su vez crea un empuje hacia arriba en el cojinete de empuje del motor.

El funcionamiento continuo con empuje ascendente puede provocar un desgaste excesivo en el cojinete de empuje axial. Si la bomba provee la carga adecuada descendente al motor, luego de los 3 segundos iniciales después del arranque, es aceptable instalarlo horizontalmente. AFT Pumps, por ejemplo, recomienda que sus motores sumergibles encapsulados con cojinete de empuje se instalen con por lo menos 5° de inclinación sobre la horizontal. Algunos fabricantes ofrecen la opción de colocar un bushing adicional para un mejor soporte axial y poder operar de manera horizontal o con una leve inclinación de 5°. Sin embargo, es mejor práctica proporcionar inclinación positiva siempre que sea posible, aun si sólo unos pocos grados. (Ver diagrama adjunto)

Por lo tanto, para tener una expectativa de vida razonable operando este tipo de motores en posición “horizontal”, debemos tomar en cuenta las siguientes recomendaciones:

1. Instalar los motores con cojinete de empuje en un ángulo igual o superior a los 35°.

2. Disminuir la frecuencia de arranques,de preferencia a menos de 10 por cada


período de 24 horas. Los motores de seis y ocho pulgadas deben dejar pasar por lo menos 20 minutos entre arranques o intentos de arranque.

3 . No instalarse en sistemas que pueden proveerle al motor una baja carga de empuje el motor a plenas revoluciones, incluso por períodos cortos de tiempo. Estas se producen generalmente cuando la bomba puede operar a cargas demasiado bajas respecto a su curva de operación. La siguiente imagen muestra esta situación:

en posición totalmente horizontal. Nada más alejado de la realidad. Existe un tipo de motor sumergible que tiene un diseño diferente, que sí permite instalarse horizontalmente. Este motor
es fabricado con un cojinete axial, tipo balero, que permite ser instalado en posición totalmente horizontal y para lubricarse, utiliza aceite dieléctrico de grado alimenticio, no tóxico, certificado
por NSF. Al no tener caras que deban estar alineadas, el cojinete axial queda perfectamente alineado aún en posición horizontal.

Los motores sumergibles AFT que utilizan cojinetes de empuje (encapsulados o de estator abierto lubricados por agua) están diseñados principalmente para operar con el eje en posición vertical y horizontal con un ángulo de > 5°.

Pero y entonces, pareciera que no es posible instalar los motores sumergibles

Al estar inmerso en aceite, se garantiza además una adecuada lubricación aún durante el arranque. Además, es doblemente soportado por un cojinete superior lo que permite estabilidad de giro durante su operación. Entre ambos son capaces de resistir asimismo el empuje axial, discutido arriba.


Además, los motores con este tipo de cojinete, tendrán mayor resistencia a operar sin suficiente carga, como la definimos arriba. No recomendamos operar el equipo de ésta manera, pues aunque el motor resista mejor esta condición, habrán consecuencias negativas sobre los sellos del motor y sobre la columna de impulsores de la bomba.

Un factor que no debe olvidarse es la necesidad de proveerle al motor un adecuado enfriamiento durante su operación.

Dado que los motores sumergibles se instalan cerca del fondo en cuerpos de agua amplios como reservorios, tanques y lagunas, donde no se puede garantizar el flujo de agua por encima del motor, es obligatorio el uso de una funda de enfriamiento en donde el motor quede adecuadamente centralizado dentro de la misma. Solo no será necesaria la funda si el motor se instala con condiciones naturales o artificiales de enfriamiento, por ejemplo en ríos o en cápsulas de rebombeo (booster) en donde la entrada de agua es por la parte inferior de la misma.

Los motores sumergibles Aquapro lubricados por aceite pueden ser instalados en forma totalmente horizontal sin reducir por ello su expectativa de vida útil. Instálelo horizontalmente con funda de enfriamiento sin preocupaciones.

Categories: Motores encapsulados


Boletín No.3 – AFT Pumps

Más allá de la tecnología de
motores sumergibles encapsulados

Esta es la tercera nota y última de la serie Más allá de los Motores Sumergibles Encapsulados. Discutiremos en detalle la tecnología de motores sumergibles de estator seco. Como recordarán, hemos discutido las tecnologías más utilizadas a nivel mundial, además de los motores sumergibles encapsulados:

  1. Motores sumergibles rebobinables:

Son motores sumergibles lubricados por agua, de estator abierto. El embobinado está formado por alambre forrado, lo cual le provee a las bobinas el aislamiento necesario. Se lubrican por agua y cuentan con cojinetes de empuje tipo Kingsubry, al igual que los encapsulados.

2. Motores sumergibles lubricados por aceite:

Se lubrican por aceite dieléctrico, no tóxico. Estos motores son generalmente de estator abierto, con los cables de las bobinas forrados. Cuentan con cojinetes radiales lo que permite ser instalados de forma totalmente horizontal.

3. Motores de estator seco:
Algunos motores sumergibles son de estator seco, es decir no cuentan con ningún líquido refrigerante internamente. Están sellados, de tal manera que no pueda ingresar agua en su interior. Su enfriamiento se produce principalmente por el flujo del agua externamente al estator y usan generalmente también cojinetes radiales.

Hemos resumido diferentes tecnologías de motores sumergibles en el siguiente cuadro:

Motores sumergibles de estator seco:

Los motores sumergibles de estator seco pueden tener un estator abierto o uno encapsulado en resina epóxica. Aunque hay una gran variedad de diferentes tipos y aplicaciones, generalmente son utilizados en aplicaciones de poca sumergencia, pues al no contar con líquido interno se dificulta balancear la presión interna contra la presión exterior del mismo. Para evitar la entrada de agua, cuentan con sello mecánico o retenedor. Su enfriamiento se logra generalmente por agua circulando al exterior del mismo, ya sea forzada a través de una funda exterior o por disipación en el agua circundante, mediante convección. Dependiendo del tipo, pueden tener un límite de sumergencia de hasta 50 metros (165 pies).

En algunos casos, pueden llevar aceite grado atóxico grado alimenticio para lubricación del sello o cojinete del tipo radial. Muchas veces se limita su producción a bajas potencias, de caballajes fraccionales, precisamente por su limitada capacidad de disipación del calor generado.

Sin embargo, también se fabrican equipos de grandes potencias para drenaje de agua y en aplicaciones en donde se bombeen químicos, líquidos tóxicos, agresivos o explosivos, en donde los motores están totalmente sellados o “blindados”, a prueba de explosión.

Aplicaciones típicas son pequeñas bombas para fuentes y bombas sumergibles tipo vibratorio, tales como las Anauger. Las bombas sumergibles AFT Serie C2+ y algunas bombas para aguas negras se pueden considerar como un híbrido entre motores sumergibles lubricados por aceite y de estator seco.

Abajo algunas imágenes sobre motores sumergibles de estator seco:

Categories: Motores encapsulados


Boletín No.2 – AFT Pumps

Más allá de la tecnología de
motores sumergibles encapsulados

En esta segunda nota de la serie Más allá de los Motores Sumergibles Encapsulados, discutiremos en detalle otra tecnología ampliamente utilizada en el mundo en la fabricación de motores sumergibles: los motores sumergibles lubricados por aceite. Vamos a repasar las tecnologías más utilizadas a nivel mundial, además de los motores sumergibles encapsulados:

  1. Motores sumergibles rebobinables: Son motores sumergibles lubricados por agua, de estator abierto. El embobinado está formado por alambre forrado, lo cual le provee a las bobinas el aislamiento necesario. Se lubrican por agua y cuentan con cojinetes de empuje tipo Kingsubry, al igual que los encapsulados.
  2. Motores sumergibles lubricados por aceite: Se lubrican por aceite dieléctrico, no tóxico. Estos motores son generalmente de estator abierto, con los cables de las bobinas forrados. Cuentan con cojinetes radiales lo que permite ser instalados de forma totalmente horizontal.
  3. Motores de estator seco: Algunos motores sumergibles son de estator seco, es decir no cuentan con ningún líquido refrigerante internamente. Están sellados, de tal manera que no pueda ingresar agua en su interior. Su enfriamiento se produce principalmente por el flujo del agua externamente al estator y usan generalmente también cojinetes radiales.

Hemos resumido diferentes tecnologías de motores sumergibles en el siguiente cuadro:

Motores sumergibles lubricados
por aceite

Los motores sumergibles lubricados por aceite, son de amplio uso en Asia, África, incluso en Europa, más de lo que en principio se podría pensar. Como su nombre lo indica, utilizan algún tipo de aceite dieléctrico como lubricante y aislante dentro del motor. El estator se conforma usualmente con cable de cobre sin forro, protegido con esmalte aislante horneado. El aceite dieléctrico generalmente es de grado alimenticio, aprobado por la NSF (National Sanitary Foundation) de Estados Unidos, lo que permite instalarse sin riesgo alguno de contaminación ambiental. in embargo, algunos fabricantes utilizan aceite de otros tipos no certificados, así que siempre es bueno corroborar el tipo de aceite utilizado en los motores antes de ser instalados en un pozo o cuerpo de agua.

Los motores sumergibles lubricados por aceite tienen varias ventajas que han tratado de ser minimizados por ciertos fabricantes de motores encapsulados. Sin embargo su popularidad a nivel mundial evidencia que son motores sumamente confiables, aptos para muchas aplicaciones en pozos de poca a mediana profundidad.

En primer lugar, el aceite dieléctrico disipa bien el calor, permitiendo al motor soportar temperaturas más altas que un motor encapsulado estándar lubricado por agua. Esto además le permite tener más arranques por hora. El tipo de embobinado abierto también permite ser rebobinado.

La principal limitación de los motores sumergibles lubricados por aceite es que tienen una menor capacidad de sumergencia comparados con los motores encapsulados. Sin embargo, con una sumergencia de hasta 200 metros (656 pies) de columna de agua por sobre el motor, son adecuados para la gran mayoría de aplicaciones en pozos a nivel mundial. En contraste, los motores sumergibles encapsulados tienen un límite de hasta 300 metros (984 pies) de sumergencia. Aunque es posible que pueda haber unas pocas gotas de aceite que se escapen del motor por desgaste en el sello mecánico, usualmente serán de mínima cantidad y en todo caso, con aceite no tóxico, sin riesgo de contaminación.Los más comunes son los de 4”, en caballajes pequeños hasta 5 HP. En Europa y Asia son también fabricados en 6” en potencias mayores hasta 50 HP.

Estos motores además utilizan cojinetes radiales en vez de un cojinete de empuje, lo cual permite una mayor flexibilidad de ángulo de instalación que un motor encapsulado. Pueden instalarse, de hecho en forma totalmente horizontal sin ningún riesgo de falla prematura del cojinete. Pero quizás la ventaja más evidente es que tiene un menor costo de fabricación, lo que le permite ser la mejor solución valor-precio del mercado. Motores sumergibles AQUAPRO, calidad en la que usted puede confiar.

  • Más aranques hora vs resto de marcas
  • 22% más eficiente que resto de marcas
  • 33% más carga axial que resto de marcas
  • S.F acorde al mercado
  • Ailamiento Clase F (155°C)
  • 200 mts / 656 Máxima sumergencia

Categories: Motores encapsulados


Boletín No. 1 AFT Pumps

Más allá de la tecnología de motores sumergibles encapsulados

Cuando nos referimos a motores sumergibles, en esta parte del mundo lo primero que se nos viene a la mente son los motores sumergibles encapsulados.  Sin embargo, existe una amplia variedad de tecnologías de fabricación de motores sumergibles, algunas de las cuales son dominantes  en otras partes del mundo. Hoy queremos compartir con ustedes algo de lo que hemos aprendido acerca de éstas tecnologías. Luego de una extensa investigación alrededor del mundo, encontramos que se fabrican motores con las siguientes tecnologías, además de los encapsulados:

  1. Motores sumergibles rebobinables: Son motores sumergibles lubricados por agua, de estator abierto.  El embobinado está formado por alambre forrado, lo cual le provee a las bobinas el aislamiento necesario.  Se lubrican por agua y cuentan con cojinetes de empuje tipo Kingsubry, al igual que los encapsulados.
  2. Motores sumergibles lubricados por aceite: Se lubrican por aceite dieléctrico, no tóxico. Estos motores son generalmente de estator abierto, con los cables de las bobinas forrados. Cuentan con cojinetes radiales lo que permite ser instalados de forma totalmente horizontal.
  3. Motores de estator seco: Algunos motores sumergibles  son de estator seco, es decir no cuentan con ningún líquido refrigerante internamente.  Están sellados, de tal manera que no pueda ingresar agua en su interior. Su enfriamiento se produce principalmente por el flujo del agua externamente al estator y usan generalmente también cojinetes radiales

Hemos resumido diferentes tecnologías de motores sumergibles en el siguiente cuadro: 

En este boletín, hablaremos hoy en detalle acerca de los motores sumergibles lubricados por agua de estator abierto. Estos son los más utilizados en Europa, Asia y Medio Oriente, dada su calidad, resistencia a variaciones de voltaje y capacidad de operar con temperaturas más altas que sus equivalentes encapsulados.  Son más usados en motores de 8” en adelante, dada su mayor facilidad de rebobinarse. Su costos de fabricación son menores que los motores encapsulados, particularmente en motores de 8” en adelante.

Este tipo de motores consisten en un embobinado de cable con forro, en una configuración abierta, en donde el aislamiento eléctrico es dado por el forro del cable mismo.  Es decir no está encapsulado en resina epóxica aislante, lo cual permite rebobinarse de manera similar a como se rebobina un motor centrífugo de superficie. Por ello se les conoce como motores reparables o rebobinables.  Usualmente se utiliza agua con glicol como lubricante/refrigerante interno.  En algunos casos se utiliza también aceite dieléctrico, aunque es menos común. Utilizan el conocido cojinete de empuje tipo Kingsbury, al igual que los motores encapsulados.

Se usan diferentes tipos de material de forro del cable del bobinando, siendo el más común el forro de PVC, que es el estándar. Sin embargo, cada vez más se utiliza el forro PE+PA (Polietileno más Poliamida), lo cual le da al motor una mayor resistencia de temperatura y permite utilizarse con variador de frecuencia, sin afectar su durabilidad. Este tipo de motor sumergible proporciona un rendimiento superior comparado con otros tipos de motores sumergibles. Los motores sumergibles pueden alcanzar potencias más altas (hasta un 20% más) que otros tipos de motores y muestran un rendimiento excelente en temperaturas de hasta 50ºC del agua del pozo. Los motores AFT de 6” y 8” utilizan el embobinado con cable PE+PA como estándar lo que les permite utilizarse con agua caliente y con VFD. También usan de norma el sello de carburo de silicio, que lo hace más resistente a la abrasión, en lugar del sello estándar de carbón/cerámica.

En general, los motores sumergibles AFT de estator abierto, son más robustos, durables  y económicos que sus equivalentes encapsulados y además son reparables.

MOTORES SUMERGIBLES AFT DE ESTATOR ABIERTO LUBRICADOS POR AGUA CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

  • Aislamiento Superior: Clase F
  • Thrust Bearing Tipo Kingsbury
  • Sello Mecánico de Carburo Silicio
  • Embobinado PE+PA Alta Temperatura
  • Rendimiento excelente en temperaturas de pozo de 50ºC
  • Aptos para uso con Variador de Frecuencia
  • Alta resistencia contra fluctuaciones de voltaje
  • 20% más de potencia que un motor encapsulado equivalente
  • Fabricación bajo norma Europea IEC
  • Mayor capacidad de arranques por hora que un motor encapsulado
  • Coleta Reparable

Categories: Motores encapsulados