El ruido mecánico se origina por la vibración de componentes o superficies que producen fluctuaciones audibles de presión en los medios adyacentes. Por ejemplo, pistones, vibraciones desequilibradas causadas por la rotación y paredes de tuberías vibrantes.
En las bombas de desplazamiento positivo, el ruido generalmente está asociado con la velocidad de la bomba y la cantidad de pistones en la bomba. La pulsación del líquido es el principal ruido inducido mecánicamente y, a la inversa, estas pulsaciones también pueden provocar vibraciones mecánicas en los componentes del sistema de tuberías y bombas. Los contrapesos de equilibrio del cigüeñal incorrectos también pueden causar vibraciones según la velocidad de rotación, lo que puede aflojar los pernos de la base y producir un sonido de golpe en la base o el riel guía. Otros ruidos están relacionados con el sonido de bielas desgastadas, pasadores de pistón desgastados o golpes de pistón.
En las bombas centrífugas, los acoplamientos mal instalados suelen producir ruido (desalineación) al doble de la velocidad de la bomba. Si la velocidad de la bomba se acerca o supera la velocidad crítica del nivel, se pueden producir altas vibraciones causadas por el desequilibrio o el ruido generado por el desgaste del cojinete, el sello o el impulsor. Si se produce desgaste, su característica puede ser la emisión de silbidos agudos. Los ventiladores de los motores eléctricos, las chavetas de eje y los pernos de acoplamiento pueden producir ruido de holgura.
Fuente de ruido líquido
Cuando las fluctuaciones de presión son generadas directamente por el movimiento del líquido, la fuente de ruido es proporcional a la dinámica de fluidos. Las posibles fuentes de energía de los fluidos incluyen turbulencia, separación del flujo de líquido (estado de vórtice), cavitación, golpe de ariete, evaporación instantánea y la interacción entre el impulsor y el ángulo de separación de la bomba. Las pulsaciones de presión y flujo causadas pueden ser periódicas o de frecuencia de banda ancha y, en general, pueden provocar vibraciones mecánicas en las tuberías o en las propias bombas. Entonces, las vibraciones mecánicas pueden difundir el ruido al medio ambiente.
Generalmente, existen cuatro tipos de fuentes de pulsaciones en las bombas de líquidos:
(1) Componentes de frecuencia discreta generados por el impulsor o el pistón de la bomba
(2) Energía de turbulencia de banda ancha causada por una alta velocidad de flujo
(3) La oscilación intermitente del ruido de banda ancha causada por la cavitación, la evaporación repentina y el golpe de ariete constituye ruido de impacto.
(4) Cuando el flujo de líquido pasa a través de obstáculos y afluentes laterales del sistema de tuberías, los vórtices periódicos pueden causar pulsaciones inducidas por el flujo, lo que puede resultar en cambios en el espectro de flujo secundario de las fluctuaciones de presión en la bomba centrífuga.
Esto es especialmente cierto cuando se opera en condiciones de flujo que no son las de diseño. Los números que se muestran en la línea de corriente indican el posicionamiento de los siguientes principios del proceso de flujo:
Debido a la interacción de la capa límite entre las regiones de alta-velocidad y baja-velocidad en el campo de flujo, la mayoría de estos patrones de flujo inestables generan vórtices, por ejemplo, causados por el flujo de líquido alrededor de obstáculos o a través de zonas de agua estancada, o por flujo bidireccional. Cuando estos vórtices impactan contra la pared lateral, se transforman en fluctuaciones de presión y pueden causar oscilaciones locales en tuberías o componentes de bombas. La respuesta acústica de los sistemas de tuberías puede afectar fuertemente la frecuencia y amplitud de la difusión de corrientes parásitas. Las investigaciones han demostrado que las corrientes parásitas son más fuertes cuando la resonancia del sonido en el sistema es consistente con la frecuencia natural o preferida de la fuente de ruido.
Cuandola bomba centrífugaopera a un caudal menor o mayor que la eficiencia óptima, generalmente se escucha ruido alrededor de la carcasa de la bomba. El nivel y la frecuencia de este ruido varían de una bomba a otra, dependiendo del nivel de presión generado por la bomba en ese momento, la relación entre NPSH requerido y NPSH disponible y el grado en que el fluido de la bomba se desvía del flujo ideal. Cuando el ángulo de las paletas guía de entrada, el impulsor y la carcasa (o difusor) no son adecuados para el caudal real, a menudo se produce ruido. También se considera que la principal fuente de este ruido es la recirculación. (Bienvenido a seguir WeChat: Pump Friends Circle)
Antes de que el líquido fluya por la bomba centrífuga y sea presurizado, debe pasar por una zona con una presión no mayor a la presión existente en la tubería de entrada. Esto se debe en parte al efecto de aceleración del líquido que ingresa a la entrada del impulsor, así como a la separación del flujo de aire de las aspas de entrada del impulsor. Si el caudal V excede el caudal de diseño y el ángulo de la pala que lo acompaña es incorrecto, se formarán vórtices de alta-velocidad y baja-presión. Si la presión del líquido cae hasta la presión de vaporización, el gas líquido se evaporará. La presión dentro del pasaje aumentará más tarde. La implosión posterior provoca un ruido comúnmente conocido como cavitación. Normalmente, la rotura de las bolsas de aire en el lado sin presión de las palas del impulsor no sólo provoca ruido, sino que también plantea graves riesgos (corrosión de las palas).
El nivel de ruido medido en la carcasa de una bomba de 8000 hp (5970 kW) y cerca de la tubería de entrada durante la cavitación.
La generación de cavitación puede provocar impactos de banda ancha en muchas frecuencias; Sin embargo, en este caso, dominan la frecuencia común de las palas (el número de palas del impulsor multiplicado por el número de revoluciones por segundo) y sus múltiplos. Este tipo de ruido de cavitación normalmente produce un ruido de muy alta-frecuencia, mejor conocido como "ruido de explosión".
El ruido de cavitación también se puede escuchar cuando el caudal es menor que la condición de diseño, o incluso cuando el NPSH de entrada disponible excede el NPSH requerido por la bomba, lo cual es un problema muy desconcertante. La explicación propuesta por Fraser sugiere que este ruido de muy baja frecuencia irregular pero de alta-intensidad se origina en el reflujo en la entrada o salida del impulsor, o en dos ubicaciones, y cada bomba centrífuga experimenta esta recirculación en una determinada condición de disminución del caudal. Operar en condiciones de recirculación daña la entrada y salida de las palas del impulsor (así como el lado de presión de las paletas guía de la carcasa). El aumento en el volumen del ruido impulsivo, el ruido irregular y el aumento en la pulsación de presión de entrada y salida cuando el caudal disminuye pueden servir como evidencia de recirculación.
Los reguladores de presión automáticos o las válvulas de control de flujo pueden generar ruido relacionado tanto con la turbulencia como con la separación del flujo de aire. Cuando estas válvulas operan bajo una caída de presión severa, tienen altos caudales que generan turbulencias significativas. Aunque el espectro de ruido generado es de banda muy ancha, sus características se centran en una frecuencia con un número de Strouhal correspondiente de aproximadamente 0,2.
Cavitación y evaporación instantánea.
Para muchos sistemas de bombeo de líquidos, generalmente hay algo de evaporación instantánea y cavitación relacionada con las válvulas de control de presión en la bomba o el sistema de suministro. Debido a la importante pérdida de flujo causada por la estrangulación, caudales más altos dan como resultado una cavitación más severa.
En la línea de succión de una bomba de desplazamiento positivo, el pistón puede generar pulsaciones de alta amplitud y verse mejorado por el rendimiento acústico del sistema, lo que hace que la presión dinámica alcance periódicamente la presión de vaporización del líquido, incluso si la presión estática en el puerto de succión puede ser mayor que esta presión. Cuando aumenta la presión de circulación, las burbujas se rompen, produciendo ruido e impactando el sistema, lo que puede provocar corrosión y también producir ruidos desagradables.
Cuando la presión del agua caliente a presión disminuye mediante la estrangulación (como las válvulas de control de flujo), la evaporación instantánea es particularmente común en los sistemas de agua caliente (sistemas de bombas de alimentación). La disminución de la presión hace que el líquido se vaporice repentinamente, es decir, una evaporación repentina, lo que produce un ruido similar a la cavitación. Para evitar la evaporación instantánea después de la estrangulación, se debe proporcionar suficiente contrapresión. Por otro lado, se debe aplicar estrangulación al final de la tubería para dispersar la energía de la evaporación instantánea en un espacio más grande.
