Piezas de bombas de lodos explicadas: guía completa de componentes de la parte húmeda, el cierre y los rodamientos

Para un observador ocasional, una bomba de lodos puede parecer sencilla: un motor, una carcasa, una aspiración y una impulsión. Sin embargo, bajo la placa de cubierta hay un conjunto sincronizado de más de 15 componentes, cada uno diseñado para resistir una combinación de corrosión, abrasión y carga mecánica sostenida. Siga leyendo para conocer cada componente de una bomba de lodos en tres grandes categorías —la parte húmeda, la línea de cierre y el conjunto de rodamientos y accionamiento—, identificar la evolución de los materiales de cada componente y determinar su punto de fallo.

¿Cuáles son los componentes de una bomba de lodos?

Las agrupaciones de componentes de una bomba de lodos, según las entienden todos los proveedores OEM del sector, comprenden los elementos de la parte húmeda (componentes expuestos al lodo, es decir, impulsor, carcasa, buje de garganta, revestimientos interiores y placa de bastidor), el cierre (componentes que constituyen una barrera entre la parte húmeda y el eje de accionamiento, es decir, empaquetadura, cierre mecánico o cierre expulsor) y el conjunto de rodamientos y accionamiento (eje de accionamiento, rodamientos, sistema de lubricación y acoplamiento de accionamiento). La bomba centrífuga de lodos transmite energía cinética al lodo abrasivo mediante el impulsor giratorio y después convierte esa energía en caudal hacia el proceso dentro de la carcasa de voluta. Dado que los lodos abrasivos y corrosivos degradan los componentes a ritmos distintos, cada componente de una bomba de lodos es un compromiso entre dureza, tenacidad y coste. Los componentes húmedos se sustituyen con frecuencia: entre 3 y 18 meses en la mayoría de las aplicaciones. Los componentes del cierre se sustituyen en un ciclo más largo. Si el conjunto de rodamientos está adecuadamente lubricado, debería durar hasta el final de la vida útil de la bomba. Este patrón de desgaste asimétrico explica inevitablemente que el inventario de piezas de repuesto para bombas de lodos sea una partida continua y no un gasto de capital ocasional.

La parte húmeda: cinco componentes en contacto con el lodo

Todas las piezas de la parte húmeda están en contacto con el caudal abrasivo, por lo que constituyen la mayor parte de un pedido de repuestos para bombas de lodos. Un diagrama que ilustra el funcionamiento de los cinco principales componentes húmedos y el motivo de sus distintos regímenes de desgaste:.

1. Impulsor

Impulsor: componente giratorio de una bomba que transforma el par del motor en energía en el fluido. Los impulsores de las bombas de lodos tienen un diseño semiabierto o abierto; un disco trasero abierto permite el paso de sólidos penetrantes sin acumulación entre los álabes. El bombeo se realiza mediante tres a cinco álabes de sección robusta; los álabes expulsores, también llamados álabes de bombeo auxiliar, situados en la parte trasera, reducen la presión detrás del impulsor y, con ello, la agresividad del entorno del cierre. Los impulsores suelen desgastarse primero en los bordes de ataque de los álabes y en el disco delantero.

2. Carcasa de voluta

Una voluta es la carcasa espiral que contiene la presión, recoge el lodo impulsado por el impulsor y convierte la velocidad en altura manométrica. En las bombas de lodos de alta resistencia, la carcasa de la bomba suele estar revestida, ya sea con un revestimiento interior de carcasa reemplazable de aleación de alto cromo o con un revestimiento de elastómero de caucho o poliuretano. Las carcasas revestidas permiten sustituir la superficie de desgaste sin desechar la envolvente exterior a presión.

3. Buje de garganta (revestimiento interior de aspiración)

El buje de garganta se encuentra en el lado de aspiración del impulsor y forma la pared interior de la entrada de aspiración. Normalmente es el primer componente de la parte húmeda que falla en condiciones con alto contenido de sólidos, ya que el lodo impacta sobre este revestimiento interior a toda velocidad antes de ser acelerado por el impulsor; su desgaste suele ser el primer indicio de un fallo inminente de la parte húmeda. Un desgaste excesivo del buje de garganta suele ser una señal de alerta temprana de que el resto de la parte húmeda se acerca al final de su vida útil.

4. Inserto de revestimiento interior de la placa de bastidor

Los insertos de revestimiento interior de la placa de bastidor protegen la cara trasera de la carcasa de la bomba, la opuesta al motor. Puesto que el lodo recirculante detrás del impulsor erosiona tanto la placa de bastidor como la carcasa, el revestimiento ayuda a reducir el desgaste. Disponible en familias de materiales de alto cromo o elastómero que corresponden al revestimiento de la carcasa, el inserto de la placa de bastidor se sustituye habitualmente por pares con el impulsor.

5. Revestimiento interior de la placa de cubierta

En el lado de entrada de la bomba, un revestimiento interior de placa de cubierta (denominado a veces tapa de voluta) actúa como cara interior de la carcasa de la bomba. Junto con el buje de garganta, la placa de cubierta recibe una erosión comparable del lodo y suele indicar cuánto falta para que el resto de la parte húmeda falle. Como las condiciones de caudal y las tasas de desgaste guardan una estrecha relación en estos dos componentes, el revestimiento interior de la placa de cubierta y el buje de garganta suelen sustituirse a la vez. Puede consultar aquí una lista completa de los repuestos recomendados por OEM en cada categoría de la parte húmeda, en nuestro catálogo de repuestos de la parte húmeda para bombas de lodos.

El eje, el manguito y el expulsor: donde se unen la zona húmeda y la seca

La interfaz entre la parte húmeda y el conjunto de rodamientos es la zona de transición de la bomba, donde el eje giratorio atraviesa la carcasa. No obstante, aquí es donde comienzan los primeros fallos en la mayoría de las bombas de lodos, no porque las piezas húmedas se desgasten por completo, sino porque un lodo abrasivo fino empieza a filtrarse más allá del cierre de la bomba y desgasta los rodamientos. Un expulsor es un impulsor secundario montado detrás del impulsor principal, que gira a la velocidad del eje y genera una zona de baja presión inmediatamente detrás del impulsor principal. Esto aleja activamente el lodo de la zona de cierre de la bomba. Las bombas con cierres expulsores no requieren agua de lavado, empaquetadura ni cierre mecánico mientras la bomba está en marcha; sin embargo, en caso de fallo eléctrico, el anillo expulsor estático cerrará para contener la presión residual.

Configuraciones de cierre: empaquetadura frente a cierre mecánico frente a cierre expulsor

Las configuraciones de cierre ayudan a formar la separación entre la parte húmeda y el conjunto de rodamientos de la bomba, que no lleva cierre. Existen tres categorías principales de cierre, cada una apta para aplicaciones distintas y con limitaciones diferentes. La mayoría de los operadores de campo tienden a apretar en exceso la empaquetadura cuando detectan una pequeña fuga. Un goteo lento y constante es propio del funcionamiento correcto de la empaquetadura; esta pequeña fuga garantiza que se mantenga fría y lubricada. La empaquetadura excesivamente apretada funciona en seco, agarrota el manguito y reduce la vida útil del cierre de años a apenas meses. Además de nuestros kits de cierre y conjuntos de repuesto para bombas de lodos, nuestro catálogo también incluye piezas compatibles para anillos de empaquetadura, cartuchos de cierre mecánico y equipos expulsores.

Configuración del conjunto de rodamientos y accionamiento

Los conjuntos de rodamientos soportan las cargas radiales y axiales generadas por el impulsor y mantienen el eje alineado bajo las cargas de empuje hidráulico oscilantes que fluctúan con cada cambio de caudal y presión. La mayoría de los conjuntos de rodamientos para bombas de lodos emplean un par de rodamientos de rodillos cónicos o alguna combinación de rodamientos de bolas de ranura profunda y rodamientos de rodillos esféricos, según el nivel de empuje axial y el voladizo del eje. La lubricación determina la vida útil. La lubricación por baño de aceite (con visor y respiradero) es estándar para condiciones de servicio industrial continuo y proporciona una vida útil de los rodamientos del orden de 50.000 horas cuando el aceite se mantiene al nivel correcto y se cambia según el programa. La lubricación con grasa se encuentra con frecuencia en unidades portátiles más pequeñas donde la contención del aceite resulta problemática. Los aceites sintéticos prolongan sustancialmente los intervalos de cambio, pero son un gasto justificado únicamente en entornos de alta temperatura, alta humedad o elevada concentración de abrasivos en suspensión. Se emplean tres configuraciones básicas de accionamiento: acoplamiento directo al motor, transmisión por correa mediante un sistema de poleas o acoplamiento flexible a un motor independiente, normalmente montado sobre una bancada. Las implicaciones de mantenimiento varían: ajustar el caudal mediante variación de velocidad es menos costoso con una bomba de acoplamiento directo que cambiando poleas en una bomba accionada por correa; la sustitución de un motor o reductor exige retirar también el motor, pero no es necesario intervenir toda la bomba en una unidad con acoplamiento flexible; una unidad de acoplamiento directo optimiza el espacio en planta, pero debe retirarse todo el conjunto para intervenir el motor. Para conjuntos completos de rodamientos, retenes de aceite y componentes de accionamiento intercambiables en toda nuestra gama de bombas de lodos, consulte nuestro catálogo BBP de repuestos para conjuntos de rodamientos.

Materiales importantes: alto cromo, caucho natural, poliuretano y cerámica

En definitiva, no existe un material «mejor» para una bomba de lodos. La selección del material depende de la química del lodo, el tamaño y la dureza de las partículas, y de la presión y temperatura de funcionamiento. A continuación se comparan las cuatro familias de materiales predominantes, diseñadas para lograr una combinación específica de resistencia a la corrosión, dureza y ductilidad o tenacidad. La dureza por sí sola no garantiza una larga vida útil frente al desgaste. Aunque un componente se fabrique con el material más duro posible, seguirá rompiéndose en cada impacto si no tiene suficiente tenacidad. El equilibrio reside en la relación entre dureza y tenacidad, y la forma de determinarlo mediante las escalas de dureza Brinell o Vickers explica por qué un buen fabricante de bombas de lodos preguntará por la distribución granulométrica de su lodo antes de ofertar un material. El tratamiento térmico del hierro de alto cromo puede variar la dureza en 100 HB dentro del intervalo ASTM A532 sin cambiar la composición; por esta razón, verificamos siempre la dureza de cada pieza fundida de alto cromo antes del envío. Nuestra propia fundición fabrica internamente tanto piezas de desgaste de alto cromo como de elastómero, lo que garantiza la certificación completa de cada colada concreta (o lote de caucho) hasta la pieza terminada, todo trazable bajo un único sistema de calidad ISO 9001:2015. Utilice el catálogo BBP de piezas de alto cromo y caucho para bombas de lodos para obtener repuestos compatibles en nuestros principales tamaños de carcasa de bombas de lodos.

Por qué se desgastan las piezas de bombas de lodos y cuánto duran

Todas las piezas de las bombas de lodos tienen una vida útil limitada y, en condiciones abrasivas, el desgaste viene determinado principalmente por tres factores «principales»: velocidad del lodo (el desgaste varía con el cubo de la velocidad), tamaño de partícula y dureza de partícula. Secundariamente, la temperatura del lodo, el pH y el funcionamiento intermitente o continuo son factores «menores». La mayoría de los modos de fallo típicos pueden relacionarse con unas pocas causas raíz: la bomba funciona fuera de su rango de diseño (lo que provoca el deterioro del impulsor por cavitación), fallo del sistema de agua de lavado (que hace que la empaquetadura se caliente y raye el manguito de eje), rodamientos desalineados tras una reconstrucción (lo que reduce su vida útil entre un 40 y un 60 %), o material de fabricación incorrecto para el lodo (por ejemplo, caucho en un entorno cáustico caliente), con fallos en cuestión de semanas. La mayoría de estos fallos son previsibles mediante un sencillo programa de supervisión y registro, distinto de las alarmas basadas en condición. Por tanto, la decisión al final de la vida útil es «reconstruir la bomba» o «sustituir únicamente las piezas de la parte húmeda». Si la inspección revela que el eje y el alojamiento de rodamientos son aceptables, puede reconstruirse de forma relativamente sencilla con piezas de la parte húmeda, un kit de cierre y un manguito de eje, y recuperar un rendimiento cercano al original por un coste significativamente menor que una bomba nueva completa. Con un inventario de repuestos programados bien abastecido, la reconstrucción planificada de la parte húmeda requiere entre 4 y 8 horas de tiempo de parada en el taller. Para determinar un ciclo de sustitución para un tamaño de carcasa y una aplicación concretos, u obtener una oferta de piezas de repuesto para un tamaño de carcasa y una aplicación concretos, solicite una oferta BBP de sustitución de piezas de desgaste con sus condiciones de servicio y el modelo actual de bomba.

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