Alejando los problemas de burbujas

24-sep-2021 - Última actualización el 24-sep-2021 a las 09:01 GMT

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Brith Isaksson, gerente del segmento global de alimentos y bebidas de ABB, le contó a Dairy Reporter las causas de la cavitación y explica cómo se puede prevenir con los últimos variadores de velocidad (VSD).

Los sistemas de bombeo utilizados en la industria láctea para transportar productos líquidos crudos y terminados a veces pueden verse afectados por el problemático problema de la cavitación. Reduce la vida útil del equipo, lo que requiere un mantenimiento y reemplazo costosos, también puede dañar los glóbulos de grasa de la leche, lo que reduce la calidad del producto.

La cavitación ocurre cuando el sistema de bombeo somete un líquido a cambios locales rápidos en la presión estática, creando burbujas o vacíos. El punto en el que se produce esta transición de líquido a burbuja es cuando el líquido bombeado cae por debajo de su presión de vapor.

Por ejemplo, a presión atmosférica normal, el agua líquida se convierte en vapor de agua (vapor) en su punto de ebullición de 100°C. Pero a medida que se reduce la presión, también lo hace el punto de vapor. La transición puede ocurrir incluso a temperatura ambiente si la presión cae al vacío. Además de la leche y el agua, la misma transición se aplica a otros fluidos con características similares, como durante un proceso de limpieza en el lugar (CIP).

Las plantas lecheras utilizan principalmente bombas centrífugas. A medida que gira el impulsor de la bomba, se crea una alta presión en el lado frontal de las paletas. Al mismo tiempo, hay baja presión en la parte posterior de las cuchillas. En algunas condiciones, el líquido se vaporiza, creando burbujas como se muestra en la imagen principal.

Cuando estas burbujas de vapor alcanzan áreas de alta presión, colapsan. Las implosiones producen ondas de choque. Esto crea un ruido sordo o crujido característico que suena como rocas que pasan a través de la bomba.

Isaksson dijo que el efecto acumulativo de muchas pequeñas implosiones puede, con el tiempo, tener un impacto significativo en el rendimiento de la bomba y afectar la calidad del producto. La cavitación eventualmente dañará el impulsor de la bomba, la carcasa y otros componentes del sistema de bombeo a través del desgaste y la fatiga de la superficie metálica.

La cavitación puede reducir la vida útil de la bomba hasta en un 50% y, en los casos más extremos, puede destruir una bomba en minutos. Dado que la fatiga de la superficie hace que se liberen partículas de metal de las palas del impulsor, la seguridad y la calidad del producto también pueden estar en juego, agregó Isaksson.

Para evitar la cavitación, los diseñadores de sistemas y los ingenieros de mantenimiento deben buscar formas de detectar el inicio de la cavitación y modificar el funcionamiento de la bomba en consecuencia.

Isaksson dijo que una posibilidad es usar sensores independientes para monitorear los cambios en la presión que acompañan a la cavitación. Sin embargo, ahora existe una opción más rentable y sencilla. Eso es utilizar las capacidades extendidas de la nueva generación de VSD inteligentes.

Además de los beneficios de la eficiencia energética, algunos VSD, como los variadores industriales de ABB, ahora incorporan software anticavitación. Esto hace posible prevenir la cavitación sin el costo adicional y la complejidad de los sensores externos.

Los algoritmos que miden el par y la velocidad de la bomba están incorporados en el software anticavitación dedicado. Esto permite que el VSD controle constantemente el proceso de bombeo en busca de patrones específicos que indiquen que se está produciendo cavitación, dijo Isaksson.

No hay latencia en la detección porque las medidas se toman directamente del eje de la bomba. Eso significa que la respuesta es virtualmente instantánea. Cuando detecta cavitación, el VSD ajusta la velocidad de la bomba automáticamente para reaccionar al cambio de presión. Luego reanudará el funcionamiento normal tan pronto como la bomba haya dejado de cavitar.

La operación anticavitación es especialmente beneficiosa para la industria láctea, ya que permite bombear líquidos al caudal óptimo. Al mismo tiempo, la bomba puede ajustarse automática e inmediatamente a cualquier cambio en el flujo o vórtice de drenaje que pueda causar cavitación. Esto permite, por ejemplo, bombear un tanque de manera rápida y eficiente, hasta el fondo, sin generar burbujas ni espuma que perjudiquen la calidad del producto.

La cavitación de la bomba es un riesgo significativo para la industria láctea. Puede dañar el producto terminado, causar una interrupción significativa en las operaciones de bombeo e incluso puede requerir que se reparen y reemplacen las bombas.

Con la nueva generación de VSD inteligentes, dijo Isaksson, es posible abordar los problemas de cavitación localmente, dentro del variador, en tiempo real. No hay necesidad de sensores y controles adicionales. El único trabajo adicional requerido es establecer los parámetros de funcionamiento.

El resultado es un control preciso e instantáneo que mantiene los sistemas de bombeo funcionando con la máxima eficiencia y confiabilidad mientras preserva la calidad del producto lácteo terminado.

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