Difusor versus voluta
La sección del estator de una bomba centrífuga, después de que el flujo sale del impulsor, suele ser un ‘difusor’ o una ‘voluta’. El propósito de cada uno de estos dos tipos de estatores es difundir eficientemente la energía de la velocidad en presión. Los difusores se caracterizan por una pluralidad de pasos difusos radialmente simétricos que rodean el impulsor. Se utiliza un colector en forma de voluta o anular junto con el difusor. Las volutas se caracterizan con mayor frecuencia por uno o dos pasajes difusos en forma de desplazamiento, dependiendo de la configuración de la bomba. Algunos estatores de ‘voluta’ de múltiples puertos también podrían llamarse ‘difusor’. Ocasionalmente hay características superpuestas y la designación del tipo de estator es arbitraria.
voluta
La mayoría de las veces, el ingeniero especificador o el usuario final no decide el tipo de estator que se utilizará. Por defecto está determinado por lo que ofrecen los fabricantes de bombas. Los principales problemas decisivos son la capacidad de fabricación y el costo, la idoneidad para la aplicación, la modularidad del diseño y la eficiencia.
Para bombas de múltiples etapas entre rodamientos y alta presión, los diseños de difusor son más compactos en comparación con los diseños de voluta. La compacidad generalmente se traduce en un tamaño de carcasa de bomba más pequeño y un menor costo de materiales y fabricación.
Los difusores normalmente están diseñados como un conjunto de anillo de una o dos piezas asegurado en la carcasa de la bomba. Los difusores son componentes modulares. Para una carcasa de bomba dada, las variaciones de los pasos del difusor pueden diseñarse para cubrir una variedad de condiciones de funcionamiento.
Difusor
Para una bomba centrífuga de una sola etapa, un diseño de tipo difusor suele ser más costoso de producir porque el anillo difusor es una parte adicional más un mecanizado adicional incremental para la carcasa. La carcasa aún debe funcionar como un colector para transmitir el flujo desde el difusor a la boquilla de descarga. No importa cómo se haga esto, el difusor puede ofrecer poca ventaja comparativa en el tamaño de una bomba de una sola etapa.
Los diseños de difusor a menudo son más eficientes con la mejor tasa de flujo de eficiencia, en comparación con la de una voluta. Además, se puede hacer un difusor personalizado para cada aplicación con el fin de maximizar la eficiencia para un punto de trabajo específico.
Un defensor de la voluta podría argumentar que el difusor es menos eficiente a velocidades de flujo fuera del pico donde la bomba operará una buena parte del tiempo. Las diferencias de eficiencia pueden no ser significativas y, a menos que se trate de grandes cantidades de energía, estos debates rara vez tienen mucho peso en relación con los precios competitivos de las bombas ofrecidas, o la preferencia del usuario por la voluta o el difusor.
El empuje radial que actúa sobre el impulsor se desarrolla a partir de una distribución de presión circunferencial no uniforme. El diseño del estator juega un papel importante en esto. Para algunas aplicaciones, especialmente con una bomba de impulsor sobresaliente de una sola etapa que funcionará continuamente a flujos sustancialmente alejados de su flujo de punto de mejor eficiencia, una disposición de difusor / colector puede proporcionar una menor magnitud de empuje radial.
Uno de los dos tipos básicos de estator puede ser particularmente adecuado para aplicaciones específicas. Por ejemplo, la mayoría de los usuarios API de la carcasa dividida axial tipo BB3 entre bombas de rodamientos prefieren impulsores opuestos en una carcasa de doble voluta, que ofrece algunas ventajas de montaje y mantenimiento. Las carcasas de tipo voluta son la norma para las bombas de manejo de sólidos que requieren pasillos abiertos. Algunas bombas especiales de carcasa simple de alta presión utilizan el soporte estructural que el difusor de paletas puede proporcionar para el desplazamiento del colector. La turbina vertical y las carcasas verticales de tipo tazón son en su mayoría del tipo difusor de paletas.
Los fabricantes generalmente han racionalizado la elección del estator de la bomba en función de las necesidades del mercado, los requisitos de aplicación y los costos de producción. Cualquier evaluación con respecto a la selección de un difusor o una voluta debe considerarse en el contexto de tipos de bombas específicos, aplicaciones específicas y ofertas de productos de los fabricantes.