Solución de problemas en bombas de accionamiento magnético: modos de fallo, causas fundamentales y soluciones sobre el terreno

La resolución de averías en una bomba de accionamiento magnético sin junta no es igual que en una bomba sellada. No hay ninguna junta que pueda gotear, ni ningún casquillo que haya que vigilar, y la mayor parte de los problemas se producen dentro de la carcasa de contención, donde no se pueden ver. Hay una idea que conviene tener presente: en una bomba de accionamiento magnético, el líquido que se bombea también lubrica los cojinetes, enfría los imanes y disipa el calor que genera el acoplamiento. Por lo tanto, la gran mayoría de las averías se deben a que ese líquido se interrumpe, se contamina, está demasiado caliente o es demasiado espeso. Si se mantiene el fluido en buenas condiciones, estas bombas funcionan durante años.

Diseñamos y fabricamos bombas magnéticas sin juntas, de engranajes magnéticos y de vórtice, y recibimos numerosas llamadas del tipo «ha dejado de funcionar». Los patrones se repiten. A continuación se presenta un diagnóstico práctico: una tabla rápida que relaciona los síntomas con las causas para empezar, y después cada modo de fallo por separado: lo que se observa, lo que ocurre realmente en el interior de la bomba, cuál es la causa y cómo solucionarlo.

Empieza por aquí: Guía rápida de síntomas y causas

Compara el comportamiento de la bomba con las posibles causas y, a continuación, ve a la sección que corresponda.

La bomba funciona, pero no bombea líquido

El motor gira, pero no sale nada o no se genera presión. Esta es la avería más habitual, y el motivo suele ser que una bomba centrífuga con accionamiento magnético no es autocebante. Si la carcasa contiene aire o vapor en lugar de líquido, el impulsor gira en gas y no puede generar altura de bombeo —queda bloqueado por el gas—. Este mismo síntoma puede deberse a otras causas: que el motor gire al revés tras un recableado, que la tubería de aspiración aspire aire a través de una unión mal ajustada, que la altura de aspiración sea simplemente demasiado elevada o que los imanes se hayan desacoplado (siguiente apartado).

Realice las siguientes comprobaciones en el orden indicado. Llene y purgue la bomba para que la carcasa esté llena de líquido antes de ponerla en marcha. Compruebe que el motor gira en la dirección que indica la flecha de la carcasa. Compruebe la presión en la tubería de aspiración para detectar fugas de aire, eleve el nivel de la fuente o baje la bomba para reducir la altura de aspiración, y desatasque cualquier filtro obstruido. Si sigue sin bombear y oye un zumbido agudo, considérelo un caso de desacoplamiento. El dimensionamiento de la aspiración y el NPSH se tratan en nuestro Guía de selección de bombas de accionamiento magnético.

Desacoplamiento magnético (deslizamiento)

La bomba estaba en marcha, pero de repente el caudal disminuye o se detiene, a menudo acompañado de un chirrido agudo, mientras que el motor sigue girando con normalidad. Este síntoma indica un desacoplamiento.

Esto es lo que ocurre en el interior. Cada acoplamiento magnético solo puede transmitir una cantidad limitada de par. Cuando el par que requiere el impulsor supera ese límite, el rotor magnético interior ya no puede seguir el ritmo del rotor exterior —se desliza o deja de girar—, mientras que el rotor exterior y el motor siguen funcionando. El impulsor se bloquea y el caudal se colapsa. El desacoplamiento es, en parte, una medida de seguridad integrada: el acoplamiento se desliza en lugar de provocar el bloqueo del motor o la rotura del eje.

Esto ocurre porque la carga ha superado la capacidad nominal del acoplamiento. Las causas más habituales son: el arranque o el funcionamiento con una válvula de descarga cerrada o estrangulada, un aumento repentino de la viscosidad (un fluido que se ha espesado al enfriarse o un cambio en la fórmula), una tubería obstruida que aumenta la carga, un pico repentino de presión o un acoplamiento de tamaño insuficiente para la aplicación. Los arranques en frío son un caso clásico: un fluido que es fluido a temperatura de funcionamiento puede ser mucho más viscoso al arrancar, por lo que la bomba patina en el primer intento y funciona correctamente una vez calentada.

Detén la bomba y elimina la sobrecarga antes de volver a ponerla en marcha, ya que seguir funcionando en estado de deslizamiento calienta rápidamente los imanes (véase la siguiente sección). Abre la válvula de descarga antes de arrancar y no la pongas en marcha en vacío. Si la viscosidad ha variado en más de un 20 % aproximadamente, vuelve a calcular la altura manométrica y la potencia antes de basarte en el antiguo punto de funcionamiento. Instale un monitor de potencia o de corriente para que una sobrecarga desconecte la bomba a tiempo, en lugar de sobrecalentar los imanes. Un desacoplamiento crónico significa que el acoplamiento no tiene margen suficiente para el servicio y que es necesario recalcular la potencia nominal de la bomba —nuestra Guía de selección de bombas de accionamiento magnético aborda el margen de par de desacoplamiento y la elección del modelo adecuado de entre los Serie de bombas para productos químicos ya que el fluido en sí mismo detiene la repetición.

La desmagnetización y por qué no es lo mismo que el desacoplamiento

Tras sufrir algún contratiempo, la bomba nunca vuelve a alcanzar el caudal ni la altura de bombeo que tenía antes, y consume más potencia para un rendimiento menor. La clave: a diferencia del desacoplamiento, esto no se recupera al retirar la carga.

Los imanes han perdido su potencia de forma permanente. Los imanes de tierras raras solo mantienen su campo magnético hasta un límite máximo de temperatura; si se calientan por encima de ese límite, la pérdida es permanente, por lo que el acoplamiento ya no puede transmitir su par nominal. Se trata de un fallo distinto al desacoplamiento. El desacoplamiento es un fenómeno temporal relacionado con el par que se recupera en cuanto desaparece la sobrecarga; la desmagnetización es un daño térmico permanente que no se recupera. Sin embargo, ambos fenómenos están relacionados: una bomba que se deja funcionando en estado de deslizamiento se calienta rápidamente; el funcionamiento en seco la calienta aún más rápido, y cualquiera de estas dos situaciones puede llevar a los imanes más allá de su límite.

Cualquier exceso de temperatura prolongado puede provocarlo: funcionamiento en seco, un periodo prolongado de funcionamiento en vacío o de bajo caudal, deslizamiento prolongado o una temperatura de proceso superior a la nominal de la bomba. Los imanes desmagnetizados no recuperan sus propiedades, por lo que es necesario sustituir el conjunto del rotor. La prevención pasa por un control riguroso de la temperatura: nunca hacer funcionar la bomba en seco, nunca bombear a vacío, mantener un caudal mínimo y especificar un material de imán con una resistencia nominal que supere holgadamente la temperatura máxima de funcionamiento; lo habitual es dejar un margen de entre 15 y 30 °C aproximadamente. Para condiciones de funcionamiento realmente calientes, se recomienda utilizar imanes de un tipo apto para temperaturas más elevadas, como los de samario-cobalto, y el adecuado soluciones de bombas para altas temperaturas son la solución, en lugar de forzar una bomba estándar más allá de sus límites.

Funcionamiento en seco: la forma más rápida de estropear una bomba sin juntas

Sobrecalentamiento, luego ruido, y después una bomba atascada o averiada —a veces en cuestión de minutos—. El funcionamiento en seco es lo más perjudicial que se le puede hacer a una bomba de accionamiento magnético, y merece la pena comprender por qué es tan implacable.

En una bomba de accionamiento magnético, el líquido bombeado desempeña tres funciones además de ser el producto. Lubrica los cojinetes de manguito de carburo de silicio, enfría el rotor magnético interno y disipa el calor generado por las corrientes parásitas que produce la carcasa metálica de contención. Si se hace funcionar la bomba sin líquido, las tres funciones se detienen a la vez. Los cojinetes de carburo de silicio dependen de una película de líquido, por lo que, si funcionan en seco, se sobrecalientan o se agrietan; la cámara de imanes se calienta sin poder disipar el calor, y los imanes pueden desmagnetizarse en cuestión de minutos.

Las causas son sencillas: una tubería de aspiración vacía porque el depósito se ha quedado sin líquido, pérdida de cebado, acumulación de gas, una válvula de aspiración cerrada o poner en marcha la bomba antes de que se haya llenado. La regla es igual de sencilla: nunca hagas funcionar una bomba de accionamiento magnético en seco, ni siquiera brevemente. Llene y purgue antes de cada puesta en marcha. En los casos en que el suministro pueda agotarse o se pueda producir una acumulación de gases en la tubería, instale una protección contra el funcionamiento en seco: un monitor de potencia o de corriente, o un interruptor de presencia de líquido que desconecte la bomba antes de que se produzcan daños. Es la protección más valiosa en una instalación sin juntas. Para más información sobre rodamientos y piezas de desgaste, consulte nuestro Guía sobre la vida útil y el mantenimiento de las piezas de las bombas químicas.

Desgaste y agarrotamiento de los rodamientos

Ruido, vibraciones, una disminución gradual del rendimiento y un eje que se nota áspero o se atasca al girarlo con la mano. Los cojinetes de deslizamiento son los principales sospechosos.

Esos cojinetes —de carburo de silicio o nitruro de silicio— se lubrican únicamente con el fluido de proceso. Cualquier factor que rompa la película de líquido limpia provoca su desgaste: el funcionamiento en seco, la presencia de partículas sólidas en el fluido, un medio que cristalice en el interior de la bomba o una desalineación entre los rotores interior y exterior que someta al cojinete a una carga desigual. Dado que los cojinetes se encuentran sumergidos en el fluido bombeado, carecen de la protección de la que disfrutan los cojinetes en baño de aceite de una bomba convencional.

Instala un filtro de succión para cualquier fluido que pueda transportar sólidos; las bombas de accionamiento magnético no toleran la presencia de arena. Mantén un medio cristalizante por encima de su temperatura de cristalización mediante caliéntese o camisas de calor, y enjuaga la bomba tras su funcionamiento. Mantén el líquido en movimiento y evita el funcionamiento con caudal mínimo. En una revisión, compruebe la coaxialidad del rotor y sustituya los cojinetes por completo, en lugar de hacerlo de uno en uno. Si el servicio es realmente abrasivo o con gran cantidad de sólidos, una bomba sin juntas no es la herramienta adecuada para ello; esa carga corresponde a una bomba de cavidad progresiva u otra bomba de la Serie de bombas de desplazamiento positivo.

Cavitación

Vibraciones intensas, un ruido similar a un traqueteo o a grava en la bomba, un caudal variable y un desgaste de los cojinetes y el impulsor más rápido de lo normal. La causa es la cavitación y, en una bomba de accionamiento magnético, la vibración afecta especialmente a los cojinetes de deslizamiento.

Cuando la presión en el lado de succión desciende por debajo de la presión de vapor del fluido, se forman burbujas de vapor que se colapsan violentamente al llegar a la zona del impulsor, donde la presión es mayor. Este colapso es erosivo: golpea con fuerza las superficies del impulsor y los cojinetes y sacude toda la bomba. Se debe a una altura neta de succión positiva insuficiente: una altura de succión excesiva, una tubería de succión obstruida o de sección insuficiente, un fluido caliente cercano a su punto de ebullición o un fluido que contiene gas disuelto. Las soluciones consisten en aumentar la altura de succión disponible: bajar la bomba con respecto a la fuente, acortar y ensanchar la tubería de succión, limpiar los filtros y enfriar un fluido que se encuentra cerca del punto de ebullición. Analizamos los cálculos y las soluciones en nuestra prevención de la cavitación en las bombas página.

Sobrecalentamiento, caudal insuficiente y depósitos incrustados

El cuerpo de la bomba o la zona del imán se calientan mucho y, en el caso de los fluidos sensibles a la temperatura, es posible que, al abrirla, se observen depósitos carbonizados en el cubo del impulsor. Ambos fenómenos se deben al mismo problema: un caudal insuficiente para disipar el calor.

Una bomba de accionamiento magnético necesita un caudal mínimo para disipar el calor de los cojinetes y de la cámara magnética, incluido el calor generado por las corrientes parásitas que produce la carcasa metálica de contención. Si se hace funcionar con un caudal muy bajo o con una válvula cerrada, ese calor no tiene por dónde salir, por lo que el líquido atrapado en la cámara se sobrecalienta. En el caso de un fluido sensible a la temperatura, el calor puede hacer que los componentes del proceso se adhieran al cubo magnético del impulsor, formando un depósito que, con el tiempo, bloquea el rotor.

Mantenga el caudal continuo mínimo indicado por el fabricante y añada una línea de derivación o recirculación si la demanda del proceso desciende por debajo de dicho valor. Nunca haga funcionar el sistema con la válvula de descarga cerrada. En el caso de fluidos sensibles a la temperatura o propensos a la formación de incrustaciones, mantenga un caudal elevado y considere la posibilidad de utilizar una carcasa de contención no metálica, que elimina por completo el calentamiento por corrientes parásitas. Un sobrecalentamiento que persiste con un caudal normal indica que la vía de refrigeración es de dimensiones insuficientes o que la selección no es la adecuada, por lo que conviene revisarla.

Daños en la envolvente de contención y contaminación ferromagnética

En esta sección se abordan dos problemas distintos. El más grave es la aparición de líquido en la zona del imán o del accionamiento, lo que significa que se ha roto la barrera de estanqueidad. El otro es una repentina rigidez en el acoplamiento y la pérdida de par debido a la presencia de residuos en el entrehierro.

La carcasa de contención es la barrera estática que mantiene el fluido sellado en el interior del extremo húmedo. La corrosión, la erosión por cavitación o los arañazos provocados por partículas sólidas pueden agrietarla o perforarla y permitir que el fluido de proceso penetre en la cámara magnética. Por otra parte, los residuos ferromagnéticos —limaduras de hierro, óxido, escoria de soldadura de tuberías nuevas— son atraídos hacia el entrehierro, donde desgastan las superficies del mismo y dañan el acoplamiento. Detenga la bomba inmediatamente si detecta líquido en la zona de accionamiento, ya que una carcasa perforada puede liberar precisamente el líquido que el diseño sin juntas se eligió para contener. Adapte la carcasa y los materiales en contacto con el líquido a las características de este: en el caso de cloruros, ácidos fuertes o medios que forman HF, esto implica utilizar la aleación adecuada o una construcción revestida de fluoropolímero de nuestra soluciones de bombeo resistentes a la corrosión, con soluciones de bombas a prueba de fugas En lo que respecta a la contención. Lave a fondo las tuberías nuevas antes de la puesta en servicio e instale un separador magnético o un filtro para retener las partículas ferromagnéticas antes de que lleguen al espacio libre.

Una breve lista de comprobación preventiva

La mayoría de los fallos en los discos de accionamiento magnético se pueden evitar adoptando unos cuantos hábitos:

● Cebe y purga la bomba antes de cada puesta en marcha; nunca la dejes funcionar en seco.

● Abre la válvula de descarga antes de arrancar; nunca trabajes a presión con la válvula cerrada.

● Mantener un caudal continuo mínimo; añadir un derivador si el proceso se ralentiza.

● Instala un sistema de protección contra el funcionamiento en seco —un monitor de potencia/corriente o un interruptor de detección de líquido—.

● Colar el líquido y purgar las tuberías nuevas para evitar que entren sólidos y residuos ferromagnéticos.

● Mantén calientes los líquidos cristalizantes y enjuaga la bomba después de utilizarlos.

● Adapta los materiales de las partes en contacto con el fluido y de la carcasa al fluido; vuelve a comprobar las condiciones de funcionamiento si la viscosidad o la temperatura varían en más de un 20 % aproximadamente.

● Registra la temperatura, la corriente del motor y las vibraciones para detectar cualquier desviación gradual antes de que se produzca un fallo.

Cuándo hay que parar y llamar al fabricante

Algunos indicios exigen detener el sistema de inmediato, no «vigilar y esperar». La presencia de líquido en la zona de accionamiento indica una rotura de la carcasa de contención. Una caída permanente de la altura manométrica y del caudal tras un episodio de sobrecalentamiento indica que los imanes se han desmagnetizado. Los desacoplamientos repetidos apuntan a un acoplamiento con un margen insuficiente para la carga de trabajo. Ninguno de estos problemas se puede solucionar in situ: requieren un desmontaje, las piezas de recambio adecuadas o una bomba recalibrada para las condiciones reales de funcionamiento. Si está eligiendo entre una bomba de accionamiento magnético sin juntas, una de engranajes magnéticos o una bomba magnética de vórtice para esta aplicación, o si está sopesando una tecnología de bombas con motor encapsulado En su lugar, esa es una cuestión de elección que merece la pena analizar antes del próximo fracaso, en lugar de después.

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Tanto si estás diagnosticando una avería, planificando una reconstrucción o recalibrando una bomba que se desacopla constantemente, nuestro equipo de ingeniería puede seleccionar la bomba magnética sin juntas, de engranajes magnéticos o de vórtice más adecuada —así como los materiales más adecuados— para tu aplicación. Envíenos el modelo de la bomba, el fluido (indicando su temperatura y viscosidad) y qué cambios se produjeron antes de que se produjera la avería.

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