Refrigeración del motor sumergible: ¿Cuándo necesita una bomba de perforación una manga de flujo?

Un motor sumergible opera bajo el agua, pero estar sumergido no garantiza automáticamente un enfriamiento adecuado.

El motor genera calor cada vez que la bomba está en funcionamiento. Este calor debe transferirse al agua que fluye a lo largo de la superficie exterior del motor. Si el agua no se mueve más allá del motor a la velocidad requerida, el motor puede sobrecalentarse a pesar de que todo el conjunto de la bomba permanezca bajo el agua.

Una camisa de flujo, también llamada camisa inductora de flujo, cubierta de enfriamiento o camisa de enfriamiento, controla la trayectoria del agua alrededor del motor. Obliga al agua bombeada a viajar a lo largo de la superficie del motor antes de entrar en la admisión de la bomba.

Una camisa de flujo se requiere comúnmente en pozos de gran diámetro, tanques abiertos, embalses, pozos de alimentación superior y otras instalaciones donde el movimiento natural del agua puede no proporcionar suficiente enfriamiento del motor.

Sin embargo, no debe agregarse basándose únicamente en una regla general. El ingeniero debe evaluar el diámetro del motor, el diámetro de la carcasa, la tasa de bombeo, la temperatura del agua, la posición de entrada y la orientación de la instalación.

Una bomba de pozo consta normalmente de dos secciones principales:

• La sección de la bomba hidráulica

• El motor eléctrico sumergible

En una instalación vertical convencional, la sección de la bomba se coloca encima del motor. El agua entra en la bomba a través de una admisión ubicada entre el motor y la sección hidráulica.

Cuando el agua subterránea entra en el pozo por debajo del motor, fluye hacia arriba a lo largo de la superficie del motor antes de llegar a la admisión de la bomba. Este movimiento aleja el calor del motor.

Por lo tanto, el enfriamiento adecuado depende del movimiento del agua, no simplemente de la presencia de agua.

Si la carcasa es excesivamente grande en relación con el motor, el mismo flujo de bombeo se distribuye en un área anular mayor. La velocidad del agua alrededor del motor disminuye y el efecto de enfriamiento puede volverse insuficiente.

El enfriamiento también puede ser inadecuado cuando el agua llega a la admisión de la bomba sin pasar primero por el motor.

Una camisa de flujo es un tubo cilíndrico ajustado alrededor del motor sumergible y parte del conjunto de la bomba.

El extremo superior normalmente está sellado cerca o por encima de la admisión de la bomba. El extremo inferior se extiende por debajo de la parte inferior del motor y permanece abierto al agua circundante.

Esta disposición cambia la trayectoria del agua.

En lugar de entrar directamente en la bomba desde el pozo o tanque circundante, el agua debe entrar a través de la abertura inferior de la camisa. Luego fluye hacia arriba a través del estrecho espacio entre la camisa y el motor antes de llegar a la admisión de la bomba.

La camisa realiza tres funciones importantes:

• Dirige el agua a lo largo de la superficie del motor.

• Aumenta la velocidad del agua de enfriamiento alrededor del motor.

• Reduce la posibilidad de que el agua evite el motor y entre directamente en la bomba.

Una camisa de flujo no aumenta el rendimiento hidráulico de la bomba. Su propósito es proporcionar al motor un entorno de enfriamiento adecuado.

Una carcasa grande proporciona más espacio alrededor de la bomba, pero más espacio no necesariamente mejora el enfriamiento del motor.

Cuando la carcasa es mucho más grande que el motor, el área de flujo anular aumenta. Si la tasa de bombeo permanece sin cambios, la velocidad promedio del agua más allá del motor disminuye.

Por ejemplo, el mismo flujo de la bomba producirá una menor velocidad de enfriamiento en una carcasa ancha que en una carcasa que se ajusta más estrechamente a la bomba.

Esto no significa que cada pozo grande requiera automáticamente una camisa de flujo. La condición de enfriamiento real debe verificarse utilizando:

• Caudal de bombeo

• Diámetro exterior del motor

• Diámetro interior mínimo de la carcasa

• Velocidad de enfriamiento del motor requerida

• Ubicación de la entrada del pozo

Si la velocidad calculada o confirmada está por debajo del requisito del fabricante del motor, se debe considerar una camisa de tamaño adecuado.

Las bombas sumergibles de pozo a veces se instalan en tanques de agua, embalses, estanques u otros cuerpos de agua abiertos.

En estas aplicaciones, el agua puede acercarse a la admisión de la bomba desde todas las direcciones. Puede entrar en la sección hidráulica sin moverse a lo largo de toda la superficie del motor.

Por lo tanto, el agua circundante puede permanecer relativamente estancada alrededor del motor, especialmente durante la operación continua de alta carga.

Una camisa de enfriamiento proporciona una trayectoria de agua controlada y es comúnmente necesaria para este tipo de instalación.

La información de instalación SLAPK QJ aconseja específicamente agregar una camisa de enfriamiento alrededor del motor de la bomba cuando la unidad se usa en una piscina. El diseño final de la camisa aún debe confirmarse para el motor y la instalación seleccionados.

Un pozo de alimentación superior es aquel en el que una porción significativa del agua subterránea entra en la carcasa por encima del motor o la admisión de la bomba.

El agua que fluye hacia abajo desde una formación superior puede llegar a la admisión de la bomba sin pasar por el cuerpo inferior del motor. Como resultado, el motor puede estar sumergido pero recibir poco flujo de enfriamiento efectivo.

Una camisa con su entrada por debajo del motor obliga al agua a viajar hacia abajo fuera de la camisa y luego hacia arriba a lo largo del motor antes de entrar en la bomba.

Por lo tanto, la posición de entrada debe considerarse al revisar el dibujo de completación del pozo y la información de la prueba de bombeo.

Si la bomba se coloca debajo de la sección principal tamizada o perforada del pozo, el agua puede entrar por encima de la bomba.

Esto crea un riesgo de enfriamiento similar a una instalación de alimentación superior. El agua puede moverse directamente hacia la admisión sin pasar por toda la superficie del motor.

La profundidad de instalación debe revisarse en relación con:

• Intervalos tamizados

• Secciones de carcasa perforada

• Formaciones productoras de agua

• Elevación de la admisión de la bomba

• Posición del motor

El nivel dinámico del agua por sí solo no revela la dirección del movimiento del agua dentro del pozo.

Una bomba de pozo puede instalarse horizontalmente en un tanque o embalse cuando el montaje vertical no es práctico.

La operación horizontal requiere confirmación específica del fabricante de la bomba y el motor. Se deben considerar los cojinetes, las condiciones de empuje, el espacio de admisión y el enfriamiento del motor.

La convección natural alrededor de un motor horizontal no sustituye al flujo de enfriamiento requerido. Puede ser necesaria una camisa de enfriamiento adecuadamente soportada para dirigir el agua sobre el motor.

La camisa no debe apoyarse directamente en el fondo del tanque ni obstruirse con sedimentos. Se requieren un espacio de entrada adecuado y soporte estructural.

Una bomba puede ser físicamente grande pero operar a un flujo relativamente bajo debido a estrangulamiento, resistencia del sistema o control de velocidad variable.

Un flujo menor puede reducir la cantidad de agua que pasa por el motor. Un sistema de enfriamiento que sea adecuado a pleno flujo de diseño puede volverse inadecuado a la velocidad mínima de operación o al flujo continuo mínimo.

Para una aplicación de variador de frecuencia, verifique el enfriamiento del motor en todo el rango de velocidad previsto, no solo en el punto de operación nominal.

El estrangulamiento continuo también debe revisarse cuidadosamente. Puede alejar la bomba de su rango de operación preferido y, al mismo tiempo, reducir el flujo de enfriamiento.

El agua tibia disipa el calor del motor de manera menos efectiva que el agua más fría.

Un sistema de enfriamiento adecuado para temperaturas normales de agua subterránea puede no ser suficiente en un pozo geotérmico, un tanque de agua caliente o una aplicación de proceso industrial.

El servicio a alta temperatura puede afectar:

• Aislamiento del bobinado del motor

• Cojinetes

• Cables de alimentación

• Componentes de sellado

• Lubricantes

• Flujo de enfriamiento requerido

• Carga admisible del motor

Una camisa de flujo puede mejorar el movimiento del agua, pero no hace que un motor estándar sea automáticamente adecuado para agua caliente. Puede ser necesaria una configuración de bomba, motor y cable QJR con clasificación de temperatura.

La velocidad del agua de enfriamiento depende principalmente de tres variables:

• Caudal real de la bomba

• Diámetro exterior del motor

• Diámetro interior de la carcasa o camisa

El flujo disponible pasa a través del espacio anular entre el motor y la carcasa o camisa. Un área anular más pequeña produce una velocidad promedio más alta para el mismo flujo.

La relación básica es:

El área de flujo anular se determina a partir del diámetro interior de la carcasa o camisa y el diámetro exterior del motor.

Antes de realizar el cálculo, asegúrese de que todas las unidades sean consistentes. No mezcle metros cúbicos por hora, litros por segundo, milímetros y metros sin las conversiones correctas.

La velocidad calculada debe compararse con el requisito para el modelo de motor exacto.

No aplique una velocidad mínima universal a todos los motores sumergibles. El valor requerido puede variar con:

• Diámetro del motor

• Potencia del motor

• Fabricante

• Temperatura del agua

• Carga del motor

• Orientación vertical u horizontal

• Servicio continuo o intermitente

Solicite el manual de instalación del motor o confirmación por escrito del proveedor.

La designación nominal de la serie de la bomba no determina la condición de enfriamiento.

Una designación 6SP o 8SP identifica la clase de diámetro aproximado de la bomba, pero los cálculos de enfriamiento dependen del diámetro exterior real del motor y del diámetro interior real de la carcasa o camisa.

Se debe verificar el dibujo completo del modelo porque las siguientes dimensiones pueden diferir:

• Diámetro de la bomba hidráulica

• Diámetro del motor

• Proyección del protector del cable

• Diámetro del acoplamiento

• Diámetro interior de la camisa

• Espesor de la pared de la camisa

Una camisa debe proporcionar suficiente espacio para el motor, el cable y las tolerancias de montaje, al tiempo que produce la velocidad de enfriamiento requerida.

Para obtener más información dimensional, consulte Bombas de pozo de 6 y 8 pulgadas: cómo elegir.

El extremo inferior de la camisa debe extenderse por debajo del motor para que el agua deba entrar desde debajo de él.

Si la abertura inferior termina por encima de la parte inferior del motor, parte del agua puede evitar la superficie del motor.

La extensión requerida y el espacio de entrada deben confirmarse para el conjunto específico.

El área superior de la camisa normalmente se sella alrededor de la bomba cerca de la admisión.

Un sellado deficiente permite que el agua entre directamente por la parte superior, lo que reduce la cantidad de flujo que pasa por el motor.

El sistema de sellado debe acomodar:

• Geometría de la bomba

• Cable de alimentación

• Protector de cable

• Sujetadores

• Tolerancias de montaje

• Material de la camisa

El sello debe guiar el flujo sin dañar el cable de alimentación ni restringir el acceso de mantenimiento.

La abertura inferior de la camisa debe tener suficiente área libre para admitir el flujo completo de la bomba sin una pérdida de entrada excesiva.

La entrada no debe estar bloqueada por:

• Sedimento del pozo

• Fondos de tanques

• Soportes estructurales

• Escombros

• Paredes cercanas

• Coladores mal posicionados

En una instalación horizontal, la camisa debe soportarse para que su entrada permanezca libre.

El diseño de la camisa no debe pellizcar, rozar ni doblar bruscamente el cable del motor.

El enrutamiento del cable debe planificarse antes de la fabricación. Cualquier abertura del cable debe ser lisa y estar protegida contra bordes metálicos afilados.

El cable debe permanecer seguro durante la instalación, operación y extracción de la bomba.

El material de la camisa debe ser compatible con el líquido bombeado y el entorno de instalación.

Los materiales posibles incluyen acero inoxidable, acero recubierto o plásticos de ingeniería adecuados. La elección depende de:

• Química del agua

• Temperatura

• Riesgo de corrosión

• Cargas mecánicas

• Diámetro de la camisa

• Profundidad de instalación

• Vida útil requerida

Una camisa de acero al carbono no debe colocarse en agua corrosiva sin revisar la vida útil del recubrimiento y la interacción galvánica con componentes de acero inoxidable.

Un motor puede permanecer completamente bajo el agua y aun así sobrecalentarse si hay un movimiento insuficiente de agua a lo largo de su superficie.

La inmersión protege la admisión de la bomba de aspirar aire, pero no demuestra que exista la velocidad de enfriamiento requerida.

El flujo continuo esperado más bajo puede regir la revisión del enfriamiento.

Considere la operación estrangulada, la operación a velocidad variable, la disminución del rendimiento del pozo y los cambios en la resistencia del sistema.

Las mediciones del nivel de agua muestran cuánta agua hay por encima de la bomba, pero no muestran si el agua fluye más allá del motor.

Revise la pantalla del pozo, las perforaciones y las formaciones productoras.

Una camisa innecesariamente grande deja un amplio espacio anular alrededor del motor y puede no generar una velocidad de enfriamiento suficiente.

El diámetro de la camisa debe seleccionarse mediante cálculo y revisión del fabricante.

Una camisa demasiado pequeña puede interferir con el cable del motor, las tolerancias de montaje y la instalación. También puede aumentar la pérdida hidráulica o dificultar la extracción.

Si la camisa no se extiende por debajo del motor, el agua puede evitar parte de la superficie que necesita enfriamiento.

Una camisa de enfriamiento no puede corregir:

• Flujo de bomba excesivo

• Rendimiento de pozo insuficiente

• Altura total dinámica incorrecta

• Inmersión inadecuada de la bomba

• Voltaje de motor inadecuado

• Temperatura del agua excesiva

• Operación fuera de la curva de la bomba

Cada problema debe evaluarse por separado.

En aplicaciones de bombas de pozo, los siguientes términos se usan a menudo para dispositivos similares:

• Camisa de flujo

• Camisa inductora de flujo

• Camisa de enfriamiento

• Cubierta de enfriamiento

• Camisa de enfriamiento

La terminología varía entre fabricantes y mercados.

La pregunta importante no es el nombre sino la función: ¿el dispositivo obliga al agua bombeada a viajar a lo largo de la superficie del motor a la velocidad requerida?

Una camisa diseñada solo como cubierta protectora puede no proporcionar la misma función hidráulica que una camisa inductora de flujo debidamente sellada.

Proporcione la siguiente información al solicitar a un proveedor de bombas que verifique si se requiere una camisa de flujo:

• Modelo completo de la bomba

• Modelo y potencia nominal del motor

• Caudal de operación real

• Caudal continuo mínimo

• Diámetro exterior del motor

• Diámetro interior de la carcasa del pozo

• Instalación en tanque abierto o pozo

• Orientación vertical u horizontal

• Nivel estático del agua

• Nivel estabilizado de agua de bombeo

• Profundidad de instalación de la bomba

• Intervalos de carcasa tamizada o perforada

• Ubicación de la entrada de agua

• Temperatura del agua

• Horario de operación continuo o intermitente

• Rango de operación a velocidad variable

• Dimensiones y material de la camisa disponibles

• Distancia del motor al fondo del pozo o al fondo del tanque

Un dibujo dimensional y un diagrama de completación del pozo son particularmente útiles porque muestran si es probable que el agua evite el motor.

No. Un pozo convencional ya puede dirigir suficiente agua hacia arriba a lo largo del motor. Se requiere una camisa cuando la instalación natural no puede proporcionar las condiciones de enfriamiento especificadas para el motor.

Puede ser requerida. Una carcasa más grande reduce la velocidad del agua alrededor del motor para un caudal dado. Calcule la velocidad y compárela con el requisito exacto del motor.

Frecuentemente, sí. En un tanque abierto, el agua puede acercarse a la admisión de la bomba sin pasar por el motor. Una camisa crea una trayectoria de enfriamiento controlada. Confirme la disposición con el fabricante.

No. Una camisa mejora el enfriamiento del motor pero no crea agua ni mantiene el nivel dinámico del agua. La protección contra funcionamiento en seco debe proporcionarse a través de sensores de nivel, controles o equipos de protección del motor adecuados.

No. No es una mejora del rendimiento hidráulico. Su propósito es guiar el agua de enfriamiento más allá del motor. Una camisa mal diseñada puede agregar pérdida de entrada en lugar de mejorar el rendimiento de la bomba.

Posiblemente. El motor debe recibir suficiente enfriamiento al caudal y velocidad de operación continuo más bajos. Se debe revisar todo el rango de operación del VFD.

No. La entrada de agua debe permanecer abierta. Proporcione soportes adecuados y suficiente espacio libre del fondo del tanque, sedimentos y paredes cercanas.

Un motor sumergible se enfría por el agua que se mueve a lo largo de su superficie exterior. Estar bajo el agua no es suficiente si el agua circundante está estancada o evita el motor.

Se debe considerar una camisa de flujo cuando:

• La carcasa del pozo es mucho más grande que el motor.

• El agua entra en el pozo por encima de la bomba o el motor.

• La bomba se instala debajo de la sección tamizada o perforada.

• La unidad opera en un tanque, embalse u otro cuerpo de agua abierto.

• La bomba se instala horizontalmente.

• El caudal de operación es demasiado bajo para mantener la velocidad de enfriamiento requerida.

• La alta temperatura del agua reduce el margen de enfriamiento disponible.

La selección final debe basarse en el modelo de motor real, el caudal de operación, el diámetro de la carcasa o la camisa, la dirección de entrada y la temperatura del agua.

Envíe a SLAPK su caudal y altura requeridos, modelo de bomba y motor, diámetro interior de la carcasa, dibujo de instalación, niveles estático y de bombeo, posición del tamiz, temperatura del agua, orientación de la instalación, voltaje, frecuencia y horario de operación.

Nuestros ingenieros pueden revisar la configuración de la bomba QJ o SP, las condiciones de enfriamiento del motor y si se requiere una camisa de flujo de tamaño adecuado.

Póngase en contacto con SLAPK para una selección de bomba de pozo y revisión de enfriamiento