Bombas centrífugasson equipos centrales utilizados en campos industriales y municipales y generan vibraciones severas durante la operación. La cimentación del equipo, los orificios de anclaje preformados y los pernos de anclaje constituyen obras ocultas clave que garantizan la estabilidad de la unidad. Muchas fallas en el sitio, como la desviación del cuerpo de la bomba, la resonancia, el sobrecalentamiento de los cojinetes y la fractura de los pernos, generalmente son causadas por una construcción no estándar de orificios preformados o una instalación de pernos deficiente. Este documento detalla las pautas clave para la construcción de orificios de anclaje preformados y la instalación de pernos de anclaje para bombas centrífugas.
Los orificios de anclaje preformados para bombas centrífugas están especialmente diseñados para la inyección secundaria de pernos de anclaje. El tamaño, la forma, la verticalidad y la limpieza de los orificios preformados determinan directamente la resistencia del anclaje de los pernos, la precisión de nivelación del equipo y la estabilidad general de la base. Como procedimiento básico para la construcción de los cimientos de bombas, el trabajo debe realizarse en estricta conformidad con los estándares industriales.
Las dimensiones de los agujeros preformados deberán lograr un equilibrio entre una compacidad suficiente de la lechada y la resistencia estructural de los cimientos de hormigón. Los agujeros de tamaño insuficiente darán lugar a una inyección incompleta, mientras que los agujeros de gran tamaño debilitarán la capacidad de carga de los cimientos. Los parámetros constructivos generales normalizados se especifican de la siguiente manera:
Espacio libre entre el perno y la pared del orificio:Se debe mantener un espacio libre unilateral de 30 a 50 mm entre cada perno y la pared del orificio preformado para proporcionar espacio adecuado para el material de lechada que no se contraiga, a fin de garantizar la envoltura y el anclaje completo de los pernos.
Estándar de profundidad de agujeros preformados:La profundidad total de cada orificio preformado debe ser de 100 a 150 mm mayor que la longitud real incrustada del perno de anclaje, lo que evita por completo el ahuecamiento en el fondo del orificio y la lechada incompleta, y garantiza la resistencia del anclaje en el fondo.
Requisito de espacio entre agujeros:El espacio de centro a centro entre dos orificios de anclaje preformados adyacentes no debe ser inferior a 4 veces el diámetro del perno de anclaje, lo que evita eficazmente el agrietamiento y el desconchado parcial de los cimientos después del vertido y el enlechado del hormigón.
Forma óptima del agujero:En la construcción se prefiere un orificio abocinado con una parte superior estrecha y una parte inferior ancha. En comparación con los orificios rectos, esta estructura mejora en gran medida la resistencia a la extracción de los pernos y evita que los pernos se aflojen y se muevan debido a la vibración prolongada del equipo.
Antes de verter el hormigón de cimentación, se deben fijar tubos de encofrado de PVC de alta resistencia, moldes de acero personalizados o moldes de madera para darles forma y garantizar posiciones precisas de los orificios y formas regulares de los orificios. El desmolde se deberá realizar inmediatamente después del fraguado inicial del concreto para evitar daños y astillas en las paredes del pozo causados por el desmolde después de la solidificación completa.
Antes de aplicar la lechada, se deben limpiar minuciosamente todos los escombros, lechada, polvo y agua acumulada dentro de los orificios. Se recomienda aire a alta presión para una purga completa para garantizar una unión firme entre el material de lechada y la base de concreto original sin capas intermedias ni áreas huecas.
Se ejercerá un control estricto sobre la desviación de la posición del pozo. En el caso de orificios desplazados, aberturas de tamaño insuficiente o formas de orificios deformadas, se deberá adoptar el cincelado y escariado manual para su corrección. Está estrictamente prohibido cortar o acortar los pernos de anclaje, ya que afectará la resistencia de los pernos y dará como resultado una longitud de anclaje insuficiente.
La verticalidad de los agujeros preformados deberá garantizarse con una desviación de inclinación de las paredes del agujero no superior a 1,5°. La instalación inclinada de pernos causará una distribución desigual de la tensión, lo que provocará una concentración de tensión durante la operación y, además, provocará la rotura de la rosca del perno, el deslizamiento de la rosca y el agrietamiento del marco de la base.
Como componentes centrales de carga que conectan el bastidor de base de las bombas centrífugas y los cimientos de hormigón, los pernos de anclaje asumen las funciones de fijación del equipo, nivelación, reducción de vibraciones y resistencia al desplazamiento. Se aplican estándares industriales claros a la selección de materiales, grado de resistencia, longitud incrustada, proceso de instalación, lechada y curado, antiaflojamiento y anticorrosión de los pernos de anclaje. Nunca se utilizarán tornillos comunes como sustitutos.
Los materiales se seleccionarán de manera diferencial según las condiciones de operación, los medios transportados y el tonelaje de las bombas centrífugas para eliminar posibles riesgos de seguridad que surjan de una selección inadecuada:
Bombas centrífugas ordinarias de agua limpia (uso civil y suministro de agua industrial convencional):Se adoptarán pernos de anclaje de acero al carbono Q235 con un grado de resistencia no inferior al Grado 4.8. Ofrecen un rendimiento estable con un alto costo y cumplen con los requisitos de fijación y reducción de vibraciones convencionales.
Bombas centrífugas para aguas residuales, medios químicos y corrosivos:Para medios que contienen ácido, álcali, impurezas y componentes corrosivos, se deben utilizar pernos de anclaje de acero inoxidable 304 o 316 para prevenir eficazmente la oxidación y la corrosión y evitar fallas de los pernos, como fracturas por óxido y caídas.
Bombas centrífugas de alta presión y alto caudal para trabajos pesados a gran escala:Para equipos con carga pesada y alta frecuencia de vibración, se requieren pernos de anclaje de alta resistencia de Grado 8.8 o superior. Presentan una resistencia superior a la tracción, la fatiga y la deformación, y son aplicables a operaciones continuas de alta carga a largo plazo.
Requisitos para accesorios a juego:Cada juego de pernos de anclaje debe estar equipado con arandelas planas, arandelas elásticas y tuercas dobles como accesorios estándar. La combinación completa de accesorios logra un doble rendimiento antiaflojamiento para adaptarse a la vibración continua de las bombas de agua.
La longitud incorporada determina directamente la capacidad de carga de extracción de los pernos y es un índice clave para evitar que los pernos se salgan y se aflojen. Las relaciones de longitud integradas estándar para diferentes tipos de bombas se especifican a continuación:
Bombas centrífugas verticales de servicio liviano: la longitud integrada no debe ser inferior a 15 veces el diámetro del perno para satisfacer los requisitos de fijación livianos de equipos de pequeña escala.
Bombas centrífugas industriales horizontales convencionales: La longitud embebida será de 20 a 25 veces el diámetro del perno para adaptarse a la carga de la operación industrial regular.
Bombas centrífugas de alto flujo y alta presión de servicio pesado: la longitud integrada no debe ser inferior a 30 veces el diámetro del perno para mejorar la capacidad de carga del anclaje y resistir fuertes impactos de vibración.
Una longitud incrustada insuficiente dará lugar a una capacidad de carga de tracción inadecuada y los pernos son propensos a aflojarse y desprenderse bajo vibraciones prolongadas. Una longitud incrustada excesivamente larga puede interferir con las barras de acero de los cimientos, provocando desperdicios de construcción y perjudicando la integridad estructural de los cimientos.
Después de su colocación, los pernos de anclaje se mantendrán verticales y se fijarán temporalmente con soportes especiales para evitar la inclinación y el desplazamiento y garantizar una distribución uniforme de la tensión en la operación posterior. Mientras tanto, las dimensiones de instalación de los pernos de anclaje se deben comparar estrictamente con las de las bombas centrífugas y las unidades de bomba horizontal para garantizar una coincidencia total entre las posiciones de los orificios, el espaciado de los pernos y los orificios de montaje en el marco de la base del equipo. La desviación horizontal de la superficie de cimentación se controlará dentro de ±2 mm/m para garantizar una referencia precisa para la nivelación del equipo.
Se adoptará uniformemente material de lechada especial que no se contraiga para la lechada. Para bombas centrífugas de etapas múltiples, se prefiere concreto de agregado fino de alta resistencia. Está estrictamente prohibido utilizar mortero de cemento común. El mortero común tiende a encogerse y agrietarse después de la solidificación, formando espacios y áreas huecas que no pueden garantizar el rendimiento general de la tensión entre los pernos y la base. El grado de resistencia del hormigón utilizado para la inyección de bombas multietapa debe ser un grado superior al del hormigón de cimentación original para mejorar la resistencia del anclaje bajo cargas pesadas.
Durante la compactación de hormigón y material de lechada en agujeros preformados, la operación deberá ser suave y uniforme. Está estrictamente prohibido inclinar los pernos de anclaje y desplazar los cuerpos de las bombas y las unidades de las bombas, para evitar la invalidación del trabajo previo de posicionamiento y nivelación y eliminar el peligro oculto de tensión excéntrica en los pernos.
La construcción seguirá estrictamente el principio de cumplimiento de resistencia. La nivelación, alineación y fijación de los cuerpos de bomba y las unidades de bomba solo se puede realizar después de que la resistencia del hormigón de cimentación alcance más del 75% de la resistencia de diseño. La lechada secundaria se implementará tras un posicionamiento preciso. La altura de la capa de lechada secundaria se debe controlar entre 30 y 70 mm con un espesor uniforme y una superficie general plana.
Antes de la lechada secundaria, la superficie de contacto de la base debe tratarse minuciosamente: elimine el polvo y los residuos de la superficie con agua limpia y humedezca completamente la superficie de la base para garantizar una unión firme entre el hormigón nuevo y el viejo, así como la capa de lechada sin capas intermedias. La temperatura ambiente de la construcción deberá controlarse estrictamente. Se deben tomar medidas anticongelantes especiales cuando la temperatura ambiente sea inferior a 0 ℃ para evitar daños por heladas y fallas de resistencia de la capa de lechada.
El material de lechada se compactará mediante vibración en capas para expulsar el aire interno. El curado se realizará inmediatamente después de la inyección. Si la temperatura ambiente es inferior a 5 ℃, se debe adoptar aislamiento térmico y protección anticongelante durante todo el proceso de curado para evitar grietas, lijado y resistencia deficiente causada por daños por heladas a baja temperatura. En condiciones normales de trabajo, la estructura inyectada deberá curarse durante no menos de 72 horas antes del ajuste final del equipo.
Se debe seguir el principio de "nivelar primero y apretar después". La desviación horizontal del bastidor de la base de la bomba se controlará dentro de 0,05 mm/m. Las tuercas se apretarán simétricamente en direcciones diagonales en múltiples pasadas. Se prohíbe el apriete total una sola vez y el apriete forzado unilateral, lo que puede causar deformación del bastidor de la base de la bomba, desviación de la precisión de nivelación del equipo y daños por sobrecarga a los pernos.
Casas de bombas al aire libre, talleres húmedos y condiciones de trabajo de tratamiento de agua: Después de aceptar la instalación de los pernos, se debe aplicar pintura antioxidante uniformemente a los pernos. Se pueden envolver piezas clave con cinta impermeable y anticorrosión para aislar la humedad y frenar la corrosión.
Condiciones de trabajo con vibración de alta frecuencia y funcionamiento continuo: Se adoptará una estructura dual antiaflojamiento que combine tuercas dobles y arandelas elásticas. Para condiciones de trabajo severas, se puede aplicar un adhesivo especial de bloqueo de roscas para evitar por completo que la tuerca se afloje debido a la vibración.
Mecanismo de inspección regular: la inspección de reapriete se realizará cada 3 meses en condiciones de trabajo secas convencionales. Para condiciones de trabajo con alta temperatura, alta humedad, fuerte corrosión y vibración intensa, se debe realizar una inspección mensual especial para eliminar peligros ocultos de aflojamiento y corrosión de manera oportuna.
Las construcciones menores no estándar de los sistemas de anclaje de bombas centrífugas se convertirán en fallas del equipo en una etapa posterior. Los errores frecuentes en el sitio y los peligros correspondientes se enumeran a continuación:
Orificios preformados de tamaño insuficiente y espacio libre insuficiente:El material de lechada no puede envolver completamente los pernos, lo que resulta en un área inadecuada para soportar tensiones para el anclaje. El equipo se sacudirá, se moverá y se desviará durante la operación.
Profundidad de empotramiento deficiente de los pernos de anclaje:Una capacidad de carga de tracción insuficiente hará que los pernos se aflojen y se levanten bajo vibraciones prolongadas, compensarán la coaxialidad del cuerpo de la bomba y agravarán el desgaste de los cojinetes y los impulsores.
Configuración de accesorios simplificada con una sola tuerca y sin arandela elástica:Esta configuración no puede soportar vibraciones continuas y las tuercas son propensas a aflojarse automáticamente, lo que es una de las principales causas de resonancia de la unidad e inestabilidad del equipo.
Rejuntado con mortero ordinario y tiempo de curado insuficiente:El mortero se encogerá, se agrietará y desarrollará áreas huecas internas, dañando la integridad general de la base. Es probable que el equipo cambie completamente durante el funcionamiento a largo plazo.
Instalación inclinada de pernos y apriete unilateral:Se producirán tensiones desiguales y concentraciones graves de tensión en los pernos, lo que provocará fracturas y grietas en los pernos y daños en el bastidor de la base de la bomba después de un funcionamiento prolongado.
La aceptación estricta se llevará a cabo después de completar la construcción del anclaje y la inyección secundaria, y el equipo solo podrá ponerse en funcionamiento después de pasar la aceptación. La aceptación cubre múltiples aspectos, incluida la precisión de la superficie de la base, la tecnología de construcción, los estándares de materiales, la construcción a baja temperatura y la operación de prueba de equipos.
La aceptación se divide en tres categorías principales: inspección de apariencia, inspección de componentes e inspección de operación de prueba.
Aceptación de la precisión de la superficie base:La desviación horizontal de la superficie de cimentación de la instalación del equipo se debe controlar dentro de ±2 mm/m. La lechada en los agujeros preformados deberá ser densa y llena, sin áreas huecas, grietas o desconchones. El concreto alrededor de las aberturas de los agujeros deberá ser plano, intacto y libre de daños y defectos.
Aceptación de componentes de pernos:La desviación vertical de los pernos no será superior a 2 mm/m sin inclinación ni desplazamiento. Todos los accesorios deberán estar completos e intactos, y las roscas de los pernos deberán estar libres de deslizamientos, corrosión y deformaciones. La especificación y el material de los pernos deberán cumplir con los requisitos de diseño y ser compatibles con el tipo de bomba.
Tecnología de inyección y aceptación de materiales:Se utilizará hormigón de agregado fino de un grado de resistencia superior para la inyección de bombas centrífugas de etapas múltiples, y se adoptará un material de inyección especial que no se contraiga para los tipos de bombas comunes. La capa de lechada secundaria tendrá un espesor uniforme que oscilará entre 30 mm y 70 mm. La superficie de la base se lavará y humedecerá completamente antes de la construcción, y se implementarán completamente medidas anticongelantes y de aislamiento térmico en ambientes de baja temperatura.
Aceptación de la operación de prueba:Después de que el equipo funcione continuamente bajo carga completa durante más de 2 horas, no se producirá aflojamiento de las tuercas de anclaje, desplazamiento del marco de base, resonancia anormal o vibración anormal y ruido de la unidad, y todos los parámetros operativos del equipo deberán permanecer estables.
Aceptación del documento:Se deberán conservar registros completos que incluyan especificaciones de pernos, certificados de materiales, grados de resistencia de los materiales de lechada, temperatura de construcción, registros de curado y datos del proceso de apriete para mantenimiento, inspección y renovación posteriores.
La construcción de orificios de anclaje preformados y la instalación de pernos de anclaje para bombas centrífugas son trabajos ocultos críticos que determinan la estabilidad de las unidades de bombeo. Todo el proceso de construcción, incluido el control de dimensiones, la lechada y el ajuste, se implementará en estricto cumplimiento de las normas pertinentes para evitar errores de construcción.
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