Planta de conversión de residuos en energía

Bombas para plantas de conversión de residuos en energía

Cómo elegir bombas para plantas de conversión de residuos en energía

Selección de la bomba centrífuga adecuada para planta de conversión de residuos en energía requiere una adaptación completa del rendimiento de la bomba en cuanto a resistencia al desgaste, a las altas temperaturas y a la corrosión, así como a la obstrucción, con las características de los subproductos de la incineración, al tiempo que se garantiza que los parámetros de caudal y altura se ajustan a las exigencias de funcionamiento continuo de los procesos clave de la planta.

Condición de funcionamiento Elemento	Descripción de los escenarios de las plantas de conversión de residuos en energía
Tipo medio	Lodos de cenizas de fondo de incineración, suspensión de cenizas volantes, lixiviados de vertederos, aguas residuales del tratamiento de gases de combustión, agua de refrigeración circulante.
Contenido sólido (%)	Por confirmar (fundamental para el diseño de bombas anti-obstrucción, especialmente para los enlaces de transporte de lodos de cenizas).
Tamaño máximo de partícula (mm)	Por confirmar (relacionado con el tamaño de las partículas de ceniza, que afecta al diseño del impulsor y la estructura del canal de flujo).
Temperatura	Por confirmar (varía desde la temperatura normal para aguas residuales hasta altas temperaturas para lodos de cenizas, hasta 200 °C en algunos procesos).
Valor pH	Por confirmar (ácido para lixiviados y condensados de gases de combustión, alcalino para algunas aguas residuales de tratamientos químicos).
Corrosividad	Por confirmar (relacionado con componentes ácidos/alcalinos, metales pesados y reactivos químicos en el medio, determinación de los requisitos de resistencia a la corrosión de los materiales).
Modo de funcionamiento	Funcionamiento continuo o intermitente (se requiere funcionamiento continuo las 24 horas del día, los 365 días del año para las bombas del proceso principal).
Método de instalación	Tipo seco / Tipo sumergible / Tipo vertical / Tipo horizontal (a seleccionar en función del espacio disponible in situ, la temperatura del medio y la disposición del proceso)

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Tipos adecuados para plantas de conversión de residuos en energía Plantas de sistemas

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Bomba centrífuga

Rendimiento versátil, caudal y presión estables, adecuado para múltiples aplicaciones, como la circulación de agua y el transporte general de aguas residuales en plantas de conversión de residuos en energía.

Bomba centrífuga para aguas residuales de tipo seco

Fácil de mantener e inspeccionar, con excelente resistencia a la corrosión, ideal para instalaciones en seco de transporte de aguas residuales para el tratamiento de gases de combustión.

Bomba centrífuga de doble espiral

Gran capacidad de caudal y alta eficiencia operativa, adecuado para sistemas de circulación de agua de gran caudal y transporte de agua de refrigeración en plantas de conversión de residuos en energía.

Bomba para lodos

Gran resistencia al desgaste y alta capacidad de manejo de sólidos, adecuada para transportar lodos concentrados procedentes de sistemas de tratamiento de lixiviados.

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Características técnicas destacadas de las bombas KOLEBURG

Prevención de obstrucciones y confiabilidad

Características técnicas destacadas de KOLEBURG: Único impulsor de bomba diseño

Impulsor centrífugo giratorio único

Un diámetro de canal grande evitará que se obstruya.

Las bombas centrífugas espirales tienen excelentes propiedades anti-obstrucción. Sus canales abiertos y de gran diámetro proporcionan una alta eficiencia y propiedades anti-obstrucción, lo que facilita el transporte de sólidos a granel y materiales de fibra larga.

La sección en espiral produce un efecto de propulsión en espiral, y el borde de la pala del impulsor tiene forma de hoz. La reposición de las palas aumenta gradualmente a lo largo de la dirección de la rueda, guiando el flujo de líquido y los objetos de la tubería para que se muevan cerca del eje. Además, la acción en espiral los impulsa a lo largo de la recolección hacia la sección centrífuga, al tiempo que proporciona una capacidad de succión superior y una cavitación reducida.

Bombeo de medios con alto contenido en sólidos

Diagrama de bombeo de contenido sólido

Capaz de transportar medios con alto contenido en sólidos, como lodos con un contenido en sólidos de hasta 20%.

Materiales comúnmente utilizados para las bombas de las plantas de conversión de residuos en energía

Selección de materiales

KOLEBURG puede satisfacer las necesidades de personalización de diversos materiales.

Impulsor centrífugo giratorio único

Componente de la bomba	Materiales recomendados	Notas de selección
Cuerpo de la bomba	Hierro fundido (HT200/QT), Acero inoxidable 304/316L	Hierro fundido para el transporte general de agua; acero inoxidable para medios ácidos/alcalinos, como lixiviados, para mejorar la resistencia a la corrosión.
Impulsor	Aleación con alto contenido en cromo., Dúplex 2205, acero inoxidable	Aleación con alto contenido en cromo, preferible para el transporte de lodos de cenizas, ya que garantiza una excelente resistencia al desgaste; Duplex 2205 para situaciones de fuerte corrosión.
Eje de la bomba	Acero aleado 42CrMo, acero inoxidable 316L	Garantiza una alta resistencia y resistencia a la fatiga, adaptándose al funcionamiento continuo a largo plazo en situaciones de alta carga.
Sello mecánico	Carburo de silicio-carburo de silicio, anillo de sellado recubierto de PTFE	Resistente al aceite y a la corrosión, previene eficazmente las fugas de fluidos y protege el eje de la bomba en condiciones de trabajo adversas.
Junta tórica	Caucho de nitrilo (NBR), caucho de flúor	Caucho de nitrilo para medios que contienen aceite en general; caucho de flúor para condiciones de trabajo con alta corrosión y altas temperaturas.

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Preguntas frecuentes sobre las bombas para plantas de conversión de residuos en energía KOLEBURG le recomienda las bombas para plantas de conversión de residuos en energía

¿Qué es una bomba para lodos? Función fundamental en las plantas de conversión de residuos en energía

A bomba para lodos Es un dispositivo especializado en el manejo de fluidos diseñado para transportar lodos de alta viscosidad y alto contenido en sólidos, que cuenta con optimizaciones estructurales como canales de gran caudal, impulsores resistentes al desgaste y sistemas de transmisión sellados para evitar atascos y fugas. En las plantas de conversión de residuos en energía, las bombas para lodos son indispensables en el proceso de eliminación de lodos y recuperación de energía, y se encargan principalmente del transporte de lodos urbanos (que representan entre 601 y 801 TP3T de las aguas residuales domésticas) y de los lodos derivados de la incineración.

Los principales escenarios de aplicación de las bombas para lodos en plantas de conversión de residuos en energía incluyen:

Transporte de lodos húmedos (contenido de humedad 60%-85%) desde el contenedor receptor al sistema de secado.
Transferencia de lodos secos (contenido de humedad 30%-35%) al horno de la caldera para su combustión mixta con carbón.
Descarga de lodos concentrados del sistema de tratamiento de lixiviados de vertederos.
Lodos de reacción circulantes en el proceso de estabilización y tratamiento inocuo de lodos.

Cabe destacar que las bombas para lodos destinadas a plantas de conversión de residuos en energía deben soportar condiciones adversas, como altas temperaturas (hasta 160 °C en el enlace de secado de lodos), fuerte corrosión (debido a los componentes ácidos del lixiviado con un pH de 2-4) y alta dureza de las partículas sólidas (mezcladas con arena y partículas metálicas). De acuerdo con las normas API 610 e ISO 5199, estas bombas requieren una selección de materiales y un diseño estructural especializados para garantizar una tasa de funcionamiento estable de más de 981 TP3T en modo de funcionamiento continuo 24 horas al día, 365 días al año.

¿Cómo adaptar el rendimiento de las bombas a las condiciones de funcionamiento de las plantas de conversión de residuos en energía?

Las condiciones de funcionamiento de las plantas de conversión de residuos en energía se caracterizan por componentes medios complejos, altas temperaturas y un alto contenido en sólidos, lo que determina directamente los requisitos de rendimiento de las bombas. La identificación precisa de los siguientes parámetros operativos clave es la premisa para una selección científica de la bomba, lo que garantiza que el caudal, la altura y el rendimiento del material de la bomba se ajusten plenamente a las condiciones de trabajo reales:

1. Parámetros clave de las condiciones de funcionamiento para la selección de bombas

Condición de funcionamiento Elemento	Características típicas de las plantas de conversión de residuos en energía	Impacto en la selección de bombas
Tipo medio	Lodos de cenizas de fondo de incineración, suspensión de cenizas volantes, lixiviados de vertederos, aguas residuales del tratamiento de gases de combustión, lodos (húmedos/secos).	Determina los requisitos de resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y anti-obstrucción de la bomba.
Contenido sólido (%)	10-35% (lodos de ceniza), 60-85% (lodos húmedos), 5-15% (suspensión de cenizas volantes)	El alto contenido en sólidos requiere bombas con canales de flujo grandes y diseños de impulsores anti-obstrucción.
Tamaño máximo de partícula (mm)	0,5-12 mm (cenizas de fondo), 0,1-2 mm (cenizas volantes), 5-8 mm (lodos mezclados con residuos)	Las partículas de más de 8 mm requieren bombas con estructuras de impulsor cortantes o antienrollamiento.
Temperatura (℃)	80-200 ℃ (lodos de cenizas), 60-160 ℃ (sistema de secado de lodos), 40-80 ℃ (aguas residuales)	Seleccione materiales y sellos resistentes a altas temperaturas; reserve un margen de temperatura de 10%.
Valor pH	2-4 (lixiviados de vertedero), 4-6 (condensado de gases de combustión), 7-11 (aguas residuales de tratamiento químico)	Un pH 9 requiere materiales resistentes a los álcalis.
Corrosividad	Altamente corrosivo (lixiviado que contiene metales pesados y ácidos orgánicos), moderadamente corrosivo (condensado de gases de combustión)	Determina el nivel de resistencia a la corrosión de los materiales del cuerpo de la bomba, el impulsor y el sello.
Modo de funcionamiento	Funcionamiento continuo las 24 horas del día, los 365 días del año (bombas del proceso principal), funcionamiento intermitente (sistemas auxiliares)	El funcionamiento continuo requiere bombas con alta resistencia a la fatiga y larga vida útil.
Método de instalación	Tipo seco (taller), tipo sumergible (depósito de lodos), tipo vertical (espacio reducido), tipo horizontal (situación general)	Seleccionado en función del espacio disponible, la temperatura media y la accesibilidad para el mantenimiento.

2. Requisitos básicos de compatibilidad de rendimiento

Caudal: Determinado por la capacidad de tratamiento de residuos de la planta. Para una planta de conversión de residuos en energía de 300 t/d, el caudal de la bomba de lodos debe ser de 50-80 m³/h, y el caudal de la bomba de lodos de cenizas debe ser de 80-120 m³/h.
Cabeza: Calculado en función de la resistencia de la tubería y la altura de elevación, con un margen reservado de 15-20% para hacer frente a cambios de viscosidad medios y a la acumulación de incrustaciones en la tubería.
EficienciaEn condiciones de trabajo estándar, la eficiencia de las bombas centrífugas para procesos clave debe ser ≥75%, y el consumo de energía debe ser ≤1,2 kWh/m³.

Tipos comunes de bombas en plantas de conversión de residuos en energía y sus ventajas

Los diferentes tipos de bombas tienen características estructurales y ventajas de aplicación distintas en las plantas de conversión de residuos en energía. A continuación se enumeran los tipos más utilizados en la práctica industrial, seleccionados en función de las propiedades del medio y los requisitos operativos:

Tipo de bomba	Ventajas principales	Escenarios de aplicación típicos
Bomba centrífuga	Caudal y presión de salida estables, alta eficiencia (hasta 85%), estructura sencilla, fácil mantenimiento.	Agua de refrigeración en circulación, transporte general de aguas residuales, aguas residuales del tratamiento de gases de combustión a baja temperatura.
Bomba centrífuga para aguas residuales de tipo seco	Excelente resistencia a la corrosión, diseño de instalación en seco, inspección y mantenimiento convenientes, cumple con las normas EN IEC 60335-2-41.	Transporte de aguas residuales ácidas/alcalinas en sistemas de tratamiento de gases de combustión, transporte auxiliar de lodos secos.
Bomba centrífuga de doble espiral	Excelente rendimiento anti-obstrucción y anti-enrollamiento, adecuado para medios de alta viscosidad y alto contenido en sólidos, baja vibración.	Transporte de lodos con alto contenido en sólidos, transferencia de lodos húmedos en sistemas de secado.
Bomba de doble succión	Gran capacidad de flujo (hasta 1000 m³/h), alta eficiencia operativa, bajo nivel de ruido, fuerza axial equilibrada.	Sistemas de agua circulante de gran caudal, transporte de agua de refrigeración en unidades de turbinas.
Bomba de tubería	Estructura compacta, tamaño reducido, rendimiento estable del cabezal, fácil instalación en sistemas de tuberías.	Sistemas de reutilización de agua recuperada, circulación de agua limpia, sistemas de calefacción auxiliares.
Bomba sumergible para lodos	Funcionamiento sumergible, sin necesidad de cimentación independiente, gran resistencia al desgaste, buen rendimiento anti-obstrucción.	Drenaje de la piscina de lodos, transferencia de la piscina de lodos de cenizas de fondo, transporte de la suspensión de cenizas volantes.

Comparación del rendimiento de bombas comunes

Indicador de desempeño	Bomba centrífuga	Bomba centrífuga de doble espiral	Bomba de doble succión
Rango de eficiencia (%)	75-85	68-78	80-88
Contenido máximo de sólidos (%)	≤20	≤40	≤10
Resistencia máxima a la temperatura (℃)	200	180	250
Costo anual de mantenimiento (USD/unidad)	1200-2000	1800-2800	1500-2500
Vida útil (años)	3-5	2-4	4-6

Composición de las bombas y selección de materiales para plantas de conversión de residuos en energía

La selección de materiales es clave para garantizar el funcionamiento confiable de las bombas en las plantas de conversión de residuos en energía. Debe basarse en las características del medio (corrosividad, dureza de las partículas sólidas) y la temperatura de funcionamiento, cumpliendo con las normas API 610 e ISO 5199. A continuación se recomienda la selección de materiales para los componentes clave de las bombas:

Componente de la bomba	Materiales recomendados	Base de selección y ventajas
Cuerpo de la bomba	Hierro fundido (HT200/QT), Acero inoxidable 316L, Dúplex 2205	Hierro fundido para el transporte general de agua; acero inoxidable 316L para medios ácidos; dúplex 2205 para condiciones de alta corrosión y alta presión.
Impulsor	Aleación con alto contenido en cromo (Cr26), Duplex 2205, acero inoxidable con recubrimiento cerámico.	Aleación con alto contenido en cromo para lodos y sedimentos de cenizas altamente resistentes al desgaste; el recubrimiento cerámico mejora la resistencia al desgaste entre 2 y 3 veces.
Eje de la bomba	Acero aleado 42CrMo, acero inoxidable 316L, aleación Inconel	42CrMo para condiciones generales; aleación Inconel para entornos con altas temperaturas (>250 ℃) y alta corrosión.
Sello mecánico	Carburo de silicio-carburo de silicio (SiC-SiC), anillo de sellado recubierto de PTFE, fuelle metálico para altas temperaturas.	SiC-SiC para altas temperaturas y desgaste; sello de fuelle metálico para funcionamiento a más de 200 ℃, lo que evita fallos en el sello.
Junta tórica	Caucho nitrílico (NBR), caucho fluorado (FKM), perfluoroelastómero (FFKM)	Caucho nitrílico para medios generales que contienen aceite; caucho fluorado para 200 ℃/corrosión fuerte; FFKM para condiciones extremas >250 ℃.

Principios de selección de materiales

Prioridad de rendimiento integral: equilibrar la resistencia a altas temperaturas, la resistencia a la corrosión y la resistencia al desgaste, evitando poner demasiado énfasis en un solo indicador de rendimiento.
Cumplimiento de las normas: Los materiales deben cumplir los requisitos de seguridad de las normas API 610, ISO 5199 y EN IEC 60335-2-41 para garantizar la fiabilidad y la intercambiabilidad del producto.
Equilibrio entre costo y eficacia: seleccione los materiales en función de las condiciones operativas reales. Por ejemplo, utilice acero inoxidable 316L para medios ácidos generales en lugar de la costosa aleación Inconel.
Adaptabilidad al funcionamiento a largo plazo: los materiales deben tener una buena estabilidad térmica y resistencia a la fatiga para adaptarse a un funcionamiento continuo con alta carga las 24 horas del día, los 365 días del año.

Estrategia de mantenimiento de bombas para plantas de conversión de residuos en energía

El mantenimiento científico es esencial para prolongar la vida útil de las bombas y reducir los costos operativos. Dadas las duras condiciones de funcionamiento de las plantas de conversión de residuos en energía, se proponen estrategias de mantenimiento específicas basadas en las características operativas:

1. Elementos de inspección y monitoreo diarios

Supervise los parámetros operativos clave (caudal, altura, corriente, temperatura) en tiempo real para garantizar que se encuentran dentro del rango de diseño; las fluctuaciones anormales indican un posible atasco o desgaste de los componentes.
Compruebe si hay fugas de medio en las juntas y conexiones de las tuberías, especialmente en el caso de medios corrosivos y a alta temperatura.
Controle la vibración y el ruido de la bomba: ruido de funcionamiento normal ≤75 dB (A), velocidad de vibración ≤2,8 mm/s (según las normas EN IEC 60335-2-41).
Inspeccione el sistema de enfriamiento de las bombas de alta temperatura (como las bombas del sistema de secado de lodos) para garantizar una disipación eficaz del calor y evitar el sobrecalentamiento.
Verifique el estado de lubricación del eje y el cojinete de la bomba, asegurándose de que el aceite lubricante no contenga impurezas ni agua.

2. Programa de mantenimiento regular

Ciclo de mantenimiento	Contenido clave sobre mantenimiento	Requisitos de calidad
Semanal	Limpie los filtros de entrada de la bomba y compruebe que no haya obstrucciones; revise el nivel y la calidad del aceite lubricante; limpie los componentes de disipación de calor.	Sin partículas sólidas residuales en la entrada; el aceite lubricante cumple con los requisitos de viscosidad especificados.
Mensual	Inspeccione el estado del sello mecánico y la junta tórica; mida la desviación del eje de la bomba; compruebe que las conexiones de las tuberías no estén flojas.	Sin fugas de medio; desviación del eje ≤0,05 mm; conexiones de tuberías herméticas y sin vibraciones.
Trimestral	Inspeccione el desgaste del impulsor y la voluta; mida la eficiencia de la bomba; compruebe el estado de corrosión de los componentes clave; reemplace el aceite lubricante.	Desgaste ≤5 mm; reducción de la eficiencia ≤10%; sin corrosión evidente en las superficies de los componentes.
Anualmente	Desmontaje y mantenimiento completos; sustitución de componentes desgastados (impulsor, sello mecánico, junta tórica); calibración del rendimiento de la bomba.	Rendimiento de la bomba restaurado a ≥90% del nivel de una bomba nueva; todos los componentes cumplen con los requisitos de la norma API 610.

3. Medidas comunes para el manejo de fallas

Obstrucción de la bomba: Detenga inmediatamente la bomba, desmonte la tubería de entrada y el impulsor, y limpie las partículas sólidas bloqueadas; instale un filtro más fino si es necesario y aumente la frecuencia de limpieza del filtro.
Vibración y ruido excesivosCompruebe si hay desequilibrio en el impulsor (causado por un desgaste desigual) o desalineación de la tubería; vuelva a equilibrar el impulsor o realinee la tubería; sustituya los cojinetes desgastados si es necesario.
Fuga media: Reemplace el sello mecánico o la junta tórica; en el caso de las bombas de alta temperatura, compruebe que el sistema de enfriamiento del sello funcione correctamente; ajuste la precarga del sello si es necesario.
Eficiencia reducida: Inspeccione el desgaste del impulsor, la acumulación de incrustaciones en la voluta o la corrosión interna; repare o sustituya los componentes desgastados; limpie el canal de flujo para eliminar las incrustaciones y los depósitos.
Sobrecarga del motor: Compruebe si hay una viscosidad excesiva del medio o si hay obstrucciones en las tuberías; reduzca la viscosidad del medio (en el caso del lodo) o despeje las obstrucciones de las tuberías; ajuste la velocidad de la bomba mediante la conversión de frecuencia.

Estudio de caso de ingeniería: aplicación de bombas en una planta de conversión de residuos en energía de 500 t/día

Tomando como ejemplo una planta de conversión de residuos municipales en energía de 500 t/d en el sudeste asiático, en esta sección se analiza la selección de bombas, el efecto de la aplicación y la experiencia de optimización, lo que proporciona una referencia práctica para proyectos similares. La planta adopta el proceso integrado de “incineración de residuos - recuperación de calor - generación de energía - tratamiento de gases de combustión - tratamiento inocuo de lodos”, con condiciones de funcionamiento clave coherentes con las plantas típicas de conversión de residuos municipales en energía.

Antecedentes del proyecto y condiciones de funcionamiento

Capacidad de tratamiento de residuos: 500 t/día, capacidad de generación de energía anual: 68 millones de kWh.
Características clave del medio: Lodos de cenizas de fondo (contenido sólido 25-30%, tamaño máximo de partícula 10 mm, temperatura 180-200 ℃); lodos húmedos (contenido de humedad 75-85%, temperatura 60-80 ℃); lixiviados de vertedero (pH 2,5-3,5, temperatura 40-60 °C).
Requisitos de funcionamiento: funcionamiento continuo las 24 horas del día, los 365 días del año; tasa de funcionamiento de la bomba ≥98%; consumo de energía ≤1,2 kWh/m³; cumplimiento de las normas locales de protección del medio ambiente.

Selección y configuración de bombas

Enlace de proceso	Tipo de bomba seleccionado	Parámetros de configuración y materiales
Transferencia de lodos de cenizas de fondo	Bomba centrífuga de doble espiral	4 unidades, caudal 100 m³/h, altura 30 m; impulsor: aleación con alto contenido en cromo (Cr26); cuerpo de la bomba: Duplex 2205
Transferencia de lodos húmedos	Bomba sumergible para lodos	3 unidades, caudal 60 m³/h, altura 25 m; material: acero inoxidable 316L; con impulsor cortante anti-obstrucciones.
Transferencia de lixiviados de vertederos	Bomba centrífuga para aguas residuales de tipo seco	2 unidades, caudal 50 m³/h, altura 20 m; material: acero inoxidable 316L; sello mecánico: SiC-SiC
Agua de enfriamiento circulante	Bomba de doble succión	2 unidades, caudal 800 m³/h, altura de elevación 40 m; material: acero fundido (HT200); eficiencia: 86%
Sistema de secado de lodos	Bomba para tuberías de alta temperatura	2 unidades, caudal 40 m³/h, altura 35 m; material: aleación Inconel; resistencia a la temperatura: 200 ℃.

Efecto de la aplicación y análisis de datos

Índice de evaluación	Objetivo de diseño	Resultado real de la operación (datos de un año)
Tasa operativa de la bomba	≥98%	99.2%
Vida útil promedio de las bombas clave	≥30 meses	36 meses
Consumo medio de energía	≤1,2 kWh/m³	1,08 kWh/m³
Frecuencia de fallas	≤1 vez por trimestre	1 vez cada 6 meses
Costo anual de mantenimiento	≤25 000 USD	22 800 USD

Experiencia clave y sugerencias de optimización

La selección del material debe adaptarse al medio: para lodos de cenizas a alta temperatura (≥180 ℃), se recomienda utilizar Duplex 2205 y aleaciones con alto contenido en cromo para evitar la corrosión prematura y el desgaste.
Equipar las bombas de lodos y las bombas de lodos de cenizas con variadores de frecuencia (VFD) puede reducir el consumo de energía entre un 12 % y un 15 % y mitigar el impacto de los cambios de viscosidad media en el rendimiento de las bombas.
Fortalecimiento del pretratamiento medio: la instalación de equipos de trituración secundaria para las cenizas de fondo puede reducir el tamaño máximo de las partículas a menos de 8 mm, lo que reduce significativamente la frecuencia de obstrucción de las bombas.
La implementación de un sistema de mantenimiento predictivo basado en el monitoreo de vibraciones y temperaturas permite detectar posibles fallas (como el desgaste del impulsor) con anticipación, lo que reduce el tiempo de inactividad no planeado en un 30 %.
La limpieza regular de las incrustaciones en las tuberías y los depósitos en los canales de flujo puede mantener la eficiencia de la bomba en ≥90% del nivel inicial, evitando la degradación de la eficiencia causada por el bloqueo de los canales de flujo.

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