Emparejamientos de motores para bombas sumergibles

Apr 25, 2024

Las bombas sumergibles son bombas que están diseñadas para funcionar sumergidas, parcial o completamente, en el líquido que están bombeando. Para hacer posibles las bombas sumergibles, necesitan un motor sumergible. Los motores sumergibles suelen ser motores de inducción de jaula de ardilla que están alojados en una cámara de motor herméticamente sellada. Hay algunas tecnologías diferentes disponibles, cada una con sus propias ventajas y desventajas.

Si bien los componentes exactos y la construcción del motor pueden variar entre los diferentes diseños de bombas, hay algunos componentes que son consistentes en todos los diseños.

Primero, todos los motores tienen un rotor y un estator. El estator consta de un núcleo de acero laminado, en el que se insertan los devanados del motor (normalmente alambre aislado de cobre o aluminio). El devanado también se llama alambre magnético. Todo el conjunto está barnizado con resina para sujetar las bobinas y rellenar el aislamiento. El estator es la parte estacionaria del motor y está permanentemente unido a la carcasa del motor. El estator se puede presionar en la carcasa, fijar con pasadores o la carcasa se puede encoger térmicamente sobre el estator. El rotor es la parte giratoria del motor e incluye laminaciones de acero similares a las del estator y el eje del motor. Normalmente, en las bombas sumergibles, el extremo de la bomba también está construido en el eje del motor, por lo que el eje del motor es más largo para acomodarse. El rotor está suspendido dentro del estator mediante cojinetes. Los rodamientos suelen ser de alta capacidad y pueden lubricarse con aceite o con grasa. Estos cojinetes centran el rotor dentro del estator y permiten que el rotor gire dentro del estator, que es lo que impulsa la bomba.

Un componente que diferencia a los motores sumergibles de otros motores eléctricos son los sellos mecánicos. Estos sellos no solo sellan el motor del líquido bombeado, sino que también evitan que el líquido refrigerante se escape del motor. El tipo de sellos mecánicos utilizados en los motores sumergibles es variado, pero algunos de los estilos más comunes incluyen sellos tipo junta tórica y sellos de cartucho.

Algunos fabricantes utilizan sellos comúnmente disponibles, mientras que otros tienen sus propios diseños patentados. Si bien las bombas sumergibles pueden utilizar un sello, la mayoría de los diseños utilizan dos sellos en tándem. Estos sellos se encuentran dentro de una cámara de sello, que se conecta a la carcasa del motor y a la voluta de la bomba. Muchos fabricantes también colocan algún tipo de sensor de humedad en esta cámara de sellado o en la carcasa del motor. Este sensor busca fallas en el sello al detectar agua, actuando como una característica de seguridad para las bombas.

Los motores sumergibles también requieren uno o dos cables impermeables con una conexión sellada para transmitir energía a la bomba y conectar cualquier sensor al panel de control. Algunos fabricantes tienen un estilo enchufable con un ojal comprimido para sellar, mientras que otros tienen un cable que pasa a través de una abertura en la carcasa del motor que está sellada con una forma de compuesto líquido para encapsular.

Finalmente, el motor debe llenarse con algún medio y enfriarse de alguna manera. Aquí es donde los diseños empiezan a variar.

Los motores eléctricos sumergibles están llenos de aceite o aire. Los motores llenos de aceite utilizan un aceite dieléctrico que actúa principalmente como lubricante y ayuda con el enfriamiento. La mayor parte de la transferencia de calor ocurre entre el estator y la carcasa del motor, pero el aceite también conduce calor desde el estator a la carcasa del motor. Los motores llenos de aceite generalmente necesitan estar al menos parcial o completamente sumergidos, porque después de que el calor se conduce a la carcasa del motor, es necesario conducirlo desde la carcasa del motor al fluido bombeado. Esto significa que el motor promedio lleno de aceite no puede funcionar en seco ni instalarse en una aplicación seca, aunque existen formas de evitarlo.

Los motores llenos de aceite tienen ventajas, incluida la lubricación continua de los cojinetes y una disipación de calor eficaz. Debido a que el aceite circula alrededor del motor, puede distribuir el calor y eliminar los puntos calientes. Los motores llenos de aceite también suelen tener un factor de servicio más alto, lo que permite al fabricante mejorar un motor, utilizando devanados de motor más pequeños para ofrecer una mayor potencia de salida. Sin embargo, los motores llenos de aceite son menos eficientes que los motores llenos de aire debido al arrastre y no pueden funcionar sin sumergirse durante largos períodos de tiempo sin sufrir daños por calor.

La principal transferencia de calor en los motores llenos de aire se produce entre el estator y la carcasa del motor, al igual que los motores llenos de aceite. El aire en el motor también transporta algo de calor desde el estator a la carcasa, pero mucho menos que el aceite.

Los motores llenos de aire suelen tener aletas para aumentar la convección, ya que una mayor superficie significa una mejor transferencia de calor. Los motores llenos de aire utilizan cojinetes lubricados con grasa, ya que no tienen la ventaja de estar sumergidos en aceite. La mayor diferencia entre los motores llenos de aire y de aceite es que los motores llenos de aire generalmente incluyen una camisa de enfriamiento que aleja el calor de la carcasa del motor. Esta camisa de refrigeración puede contener diferentes fluidos para disipar el calor. Un estilo es un sistema de enfriamiento de circuito cerrado que utiliza una mezcla de glicol y agua y una hélice, impulsada por el eje del motor, para hacer circular el líquido alrededor de la carcasa del motor. Una segunda es una camisa de agua que requiere una fuente externa de agua limpia, similar a un lavado de sellos. Esta agua circula por la camisa, disipando el calor de la carcasa del motor. Un tercer estilo es una camisa que hace circular el fluido bombeado a través de la camisa. Esto es poco común, ya que el fluido que circula puede depositar sólidos en la chaqueta, reduciendo su eficacia.

Los motores de aire también tienen sus ventajas. En primer lugar, debido a que el motor no requiere que el fluido bombeado lo enfríe, no es necesario sumergirlo para su funcionamiento. Por lo tanto, los motores llenos de aire se pueden aplicar fácilmente en aplicaciones sumergibles o de pozo seco, o incluso en aplicaciones sumergibles donde el nivel del agua se mantiene bajo. Además de la mayor flexibilidad de instalación, los motores llenos de aire suelen ser de alta eficiencia, con clasificaciones de eficiencia internacional (IE) 3 o incluso superiores.

Tanto los motores de aceite como los de aire son bien conocidos en las bombas sumergibles y ambos tienen su lugar en el mundo del agua y las aguas residuales. Ya sea aceite o aire, ambos son una excelente opción para su aplicación.

Puede encontrar esta información y más en el Manual de sistemas sumergibles de bombeo de aguas residuales de SWPA, cuarta edición. Para obtener su propia copia o solicitar más recursos técnicos, visite el sitio web de SWPA.

Submersible Solutions es producido por la Submersible Wastewater Pump Association para informar y educar en el diseño y operación de sistemas sumergibles de bombeo de aguas residuales. Para obtener más información, haga clic aquí.

Layla Wilhelm es gerente de productos en Crane Pumps & Systems. Para obtener más información, visitewww.cranepumps.com.