Durabilidad y eficiencia en un mismo equipo

Históricamente, los equipos más robustos sacrificaban rendimiento y los más eficientes no estaban preparados para condiciones exigentes. El reto tecnológico consistía en integrar ambos conceptos en una única solución: eso es VITTA.

87,6 %

Rendimiento hidráulico en banco de pruebas certificado

86 %

Rendimiento medido en condiciones reales de explotación

70 bar

Presión de trabajo · hasta 700 m de profundidad

AISI 316
Superduplex

Los dos materiales de la gama, fundidos por microfusión

01

Diseño interior optimizado

Tres años rediseñando el interior de la máquina

El desarrollo de la hidráulica ha sido el eje central del proyecto. Durante tres años se ha trabajado en un ciclo continuo de diseño, ensayo y mejora, con múltiples iteraciones que combinaban simulación, pruebas en laboratorio y análisis en campo.

Cada vuelta perseguía lo mismo: ganar puntos de rendimiento sin ceder un milímetro de robustez. El resultado es una hidráulica pensada para dar altos rendimientos precisamente donde son más difíciles de alcanzar.

3 años

De trabajo intensivo de ingeniería sobre la hidráulica

Diseño → ensayo → mejora

Múltiples iteraciones hasta alcanzar el objetivo

87,6 %

Rendimiento alcanzado en banco de pruebas certificado

Simulación del campo de flujo sobre el conjunto completo

Material de proyecto · CFD

Simulación CFD de la bomba completa: líneas de corriente coloreadas por velocidad que entran por la campana de aspiración, se aceleran al pasar por el impulsor y salen por el difusor hacia la descarga.

Las líneas de corriente, coloreadas por velocidad, permiten ver cómo entra el agua en el impulsor, cómo la recoge el difusor y en qué puntos aparecen recirculaciones y pérdidas. No se simula solo el rodete: se simula el conjunto, porque el rendimiento se pierde tanto en el álabe como en lo que hay antes y después de él.

  • Velocidad baja · entrada y salida
  • Velocidad media · difusor
  • Velocidad alta · paso por el impulsor
Plano del contorno meridional del conjunto, con sus tramos numerados del 1 al 7: aspiración, estátor, impulsor, difusor, válvula, descarga y tubería de salida.

El contorno meridional, tramo a tramo

Cada tramo del conjunto —aspiración, estátor, impulsor, difusor, válvula, descarga y tubería de salida— se dimensiona por separado sobre el mismo contorno y después se vuelve a comprobar trabajando junto a los demás.

Diseño del álabe del impulsor: su contorno en el plano meridional, los triángulos de velocidad en los bordes de ataque y de salida, y una vista en 3D del álabe.

Los ángulos del álabe, grado a grado

Triángulos de velocidad en borde de ataque y borde de salida. Los ángulos se ajustan para que el agua entre y salga del impulsor sin choque en el punto de trabajo: es exactamente ahí donde se gana o se pierde el rendimiento.

Este enfoque, basado en la experimentación real y no solo en el cálculo, es lo que ha permitido superar ampliamente los rendimientos habituales del mercado, que se sitúan entre el 75 % y el 80–82 %.

02

Alta capacidad de presión

Condiciones extremas
como punto de partida

Una de las ideas fundacionales del proyecto era desarrollar una bomba capaz de trabajar en condiciones extremas. La presión es una de las más exigentes: un equipo instalado a gran profundidad tiene que soportar presiones muy altas de forma permanente, no puntual.

Las hidráulicas VITTA están diseñadas para soportar presiones de hasta 70 bar, lo que permite alcanzar profundidades de bombeo de hasta 700 metros y amplía significativamente el rango de aplicación del equipo.

Presión de trabajo

70 bar

Hasta 700 m de profundidad de bombeo

El espesor se calcula,
no se estima

Trabajar a esa presión obliga a dimensionar la estructura en consecuencia. Se ha llevado a cabo un estudio detallado de los espesores y de la resistencia de los componentes estructurales, determinando en cada zona el espesor necesario para soportar el esfuerzo sin comprometer la integridad del conjunto.

Hasta que no quedó
ninguna zona débil

El primer diseño no aguantó. Al someterlo a las condiciones de presión previstas, el cálculo mostró zonas de deformación y concentración de tensiones que comprometían la pieza. Hubo que volver a diseñar y volver a calcular, tantas veces como hizo falta, hasta que no quedaron ni zonas de rotura ni puntos débiles en el conjunto.

Cuerpo del difusor

Análisis estructural

Antes · Diseño inicial

Mapa de deformación radial del cuerpo del difusor en el diseño inicial, en escala de colores del azul (mínimo) al rojo (máximo): la brida de entrada y la zona que la rodea aparecen en rojo y naranja.
Deformación radial del diseño inicial. Las zonas cálidas señalan dónde la pieza cedía por efecto de la presión.

Después · Diseño validado

Mapa de tensión equivalente de von Mises del cuerpo del difusor en el diseño validado: la pieza aparece casi entera en azules, la zona baja de la escala.
Tensión equivalente de von Mises sobre el diseño definitivo. La pieza trabaja en la zona baja de la escala en prácticamente toda su superficie.

El rediseño concentró material donde el cálculo lo pedía, en lugar de repartirlo de forma uniforme por toda la pieza.

Rodete

Análisis estructural

Antes · Diseño inicial

Mapa de desplazamiento del rodete mallado en el diseño inicial: el borde exterior de los discos aparece en rojo y naranja, los valores más altos de la escala.
Desplazamiento del diseño inicial bajo carga. La deformación se concentraba en los discos y en el borde exterior.

Después · Diseño validado

Mapa de tensión de von Mises del rodete mallado en el diseño validado, con los elementos de la malla visibles y predominio de azules y verdes, la zona baja de la escala.
Conjunto mallado del diseño definitivo, con la tensión de von Mises calculada sobre cada elemento del mallado.

El mallado se refina donde el esfuerzo se concentra: ahí es donde se decide el espesor de cada zona.

03

Estructura reforzada

Robusta también
por fuera

El diseño interior decide el rendimiento. El exterior decide que la máquina llegue entera al pozo, trabaje años y salga entera de él.

Son bombas pensadas para extraer agua a gran profundidad: acopladas a motores de mucha potencia y con hidráulicas de longitud considerable. Esa longitud, si la estructura no está reforzada, acaba siendo un problema. Y no solo durante el trabajo normal: también en las maniobras de montaje, desmontaje, transporte e izado.

Primer plano de la superficie exterior de una pieza fundida VITTA: nervios de refuerzo y, sobre ellos, las letras VITTA en relieve.

Nervios de refuerzo en el exterior

La robustez no se añade después: viene en la propia geometría de la pieza fundida.

El punto crítico

El cuerpo de aspiración

En un grupo electrobomba, el cuerpo de aspiración se encuentra aproximadamente en la parte central del conjunto, entre el motor y la hidráulica. Por posición y por geometría, es una de las zonas más débiles de una bomba.

El momento más comprometido es el izado: el equipo llega a la instalación en horizontal y hay que ponerlo en vertical. Ahí es donde soporta el mayor esfuerzo y donde, tradicionalmente, es más fácil que quiebre. Sesenta años reparando equipos de todos los fabricantes nos han enseñado exactamente dónde falla, y por eso es una de las zonas más reforzadas de una bomba VITTA.

En la misma pieza se resuelve algo más: unas camas específicas alojan los cables de salida del motor y los mantienen recogidos fuera del paso de agua hacia el interior del cuerpo. Si el agua arrastra sólidos en suspensión, óxido del pozo, cascarilla o arenas, el aislante del cable queda protegido de su impacto. Y como los cables suben embutidos en su cama, no sobresalen del perfil de la máquina: el diámetro exterior del equipo no crece por el cableado, algo que en pozos estrechos decide si una bomba entra o no entra.

Refuerzo y protección en la misma pieza. Ninguna de las dos cosas se nota el primer día: se notan durante toda la vida del equipo.

Dos cuerpos de aspiración VITTA en bruto de fundición, de pie y uno junto al otro sobre fondo blanco: el de la izquierda muestra los cartabones de refuerzo entre la brida y el cuerpo; el de la derecha, las camas longitudinales para los cables del motor.

El refuerzo, a la vista

Las dos decisiones,
en la misma pieza

Dos cuerpos de aspiración en bruto de fundición, uno junto a otro. A la izquierda se ven los cartabones de refuerzo que unen la brida con el cuerpo y reparten el esfuerzo del izado; a la derecha, las camas longitudinales que recogen los cables del motor.

Ninguna de las dos se añade después: las dos vienen ya en el molde.

04

Calidad en la fundición

Microfusión: que el diseño llegue entero a la pieza

Las hidráulicas de la gama VITTA se fabrican mediante microfusión, también conocida como fundición a la cera perdida. Es un proceso de alta precisión que permite obtener geometrías complejas con tolerancias muy ajustadas y un acabado superficial de gran calidad.

No es la forma más rápida ni la más barata de fundir una pieza. Es la que permite que el canal hidráulico salga del molde tal y como lo había calculado el diseño.

El proceso es el mismo para los dos materiales en los que se fabrica la gama: acero inoxidable AISI 316 en la versión estándar y Superduplex para los entornos más corrosivos.

Moldes cerámicos de rodetes montados en árbol sobre un soporte metálico, listos para la colada.
Moldes cerámicos de rodetes VITTA, montados en árbol y a la espera de colada. Cada racimo reproduce en negativo la geometría exacta del canal hidráulico.

El proceso, paso a paso

01

Modelo en cera

Se fabrica un modelo en cera con la geometría definitiva de la pieza.

02

Molde cerámico

El modelo se recubre con capas de material cerámico hasta formar el molde.

03

Descerado

El calor elimina la cera y deja el molde hueco, con la forma exacta de la pieza.

04

Colada

El molde se rellena con el metal fundido: AISI 316 o Superduplex, según la versión.

Sección de un rodete VITTA de acero inoxidable: los canales entre álabes conservan la superficie de fundición, y los aros superior e inferior, el brillo del mecanizado.

Primer plano · acabado de fundición

Sección de un rodete VITTA. La regularidad de la superficie del canal entre álabes es resultado directo de la microfusión.

Por qué importa

El acabado decide el rendimiento

El agua que atraviesa el canal de un rodete pierde energía por rozamiento contra las paredes. Cuanto más rugosa es la superficie, mayor es esa pérdida. Y una vez producida, no se recupera en ningún punto posterior de la máquina.

Por eso el acabado no es un detalle de fabricación: es la condición para que el rendimiento calculado en el diseño llegue de verdad a la bomba.

Una geometría excelente, fundida con mal acabado, deja de ser excelente.

Detalle de un rodete fundido: el cubo y los álabes con la superficie tal como sale del molde, junto a los anillos lisos y brillantes de las zonas mecanizadas.

Superficie de fundición y mecanizado

En la misma pieza conviven las superficies que salen del molde y las zonas que se mecanizan después. Las primeras son las que ve el agua.

Cuerpo de difusor de acero inoxidable con el nombre VITTA en relieve en su parte superior y, al fondo del hueco central, los álabes del difusor.

El marcaje sale del molde

El nombre VITTA se obtiene en la propia fundición, no se añade después. Al fondo, los álabes del difusor tal y como salen del molde.

05

Control de calidad y trazabilidad

Todas las piezas pasan
el mismo control

Alcanzar un estándar de calidad alto es la mitad del trabajo. La otra mitad es que no se desvirtúe con el tiempo. Por eso todas las piezas y todos los componentes de un equipo VITTA pasan por el mismo control estricto antes de montarse, unidad a unidad.

Recibidas las piezas procedentes de fundición, se comprueban tres cosas: que la geometría es la del diseño, que el material es el que debe ser y que el mecanizado está dentro de tolerancia. Superadas las tres, la pieza recibe su matrícula.

01

Verificación dimensional por escaneado 3D

Material de proyecto · Informe de desviación

Informe de escaneado 3D de un rodete VITTA en dos vistas simétricas: la pieza en verde, coloreada según su desviación respecto al diseño, con etiquetas SRF18 a SRF27 que dan la desviación medida en cada superficie de control.
Informe de escaneado 3D de un cuerpo VITTA visto de lado, en verde según su desviación respecto al diseño, con etiquetas SRF-19 a SRF-25 y la desviación medida en cada superficie de control.

Cada pieza se escanea y el resultado se cruza con el diseño original en 3D. El mapa de color muestra la desviación punto a punto y las etiquetas recogen la medida en cada superficie de control. Es así como se detectan desviaciones del molde o de la fundición: antes de mecanizar, no después de montar.

02

Análisis del material

Pantalla del analizador de aleaciones con el resultado SS316 validado: cromo 16,47 %, níquel 10,45 % y molibdeno 2,01 %, cada uno dentro de su rango mínimo y máximo.

Se analiza la composición de la aleación para confirmar que la pieza es del material que debe ser. El equipo compara cada elemento —cromo, níquel, molibdeno— con el rango admitido para el acero inoxidable AISI 316.

La pieza se da por válida solo si todos caen dentro.

03

Control del mecanizado

Plano técnico de la pieza en sección A-A, escala 1:2, con veinte cotas numeradas —diámetros, longitudes y roscas M16— y los detalles B, C y D.

Terminado el mecanizado se comprueba cota a cota contra el plano: diámetros, longitudes, roscas y acabados superficiales. Cada cota numerada del plano es un punto de verificación con su tolerancia.

Es lo que asegura el correcto ensamblaje del conjunto y el funcionamiento de la bomba.

Cuerpo mecanizado de acero inoxidable con la referencia V12-D/2602/D-01 y el nombre VITTA marcados sobre la pieza.

04

Matrícula y trazabilidad

Cada pieza sale con nombre propio

Superados los tres controles, la pieza recibe su matrícula: una referencia de serie única que queda marcada sobre ella, junto al nombre VITTA.

Esa referencia se anota en la ficha de fabricación del equipo que la monta. Cada grupo que servimos lleva registrado, pieza a pieza, de qué componentes está hecho y qué controles pasó cada uno.

Años después, ante una revisión o una reparación, no hay que deducir nada: está escrito.

Lo que queda garantizado

Forma

La geometría es la del diseño original.

Material

La aleación es la especificada y está dentro de rango.

Mecanizado

Todas las cotas, dentro de tolerancia.

Identidad

Matrícula registrada en la ficha del equipo.

06

Pruebas reales y de laboratorio

Validada en laboratorio
y en explotación

Primero el banco. Después el pozo.

Terminado el diseño, el proyecto se enfrentó a su fase más determinante: validar el rendimiento hidráulico y la eficiencia energética. Se abordó de una forma poco habitual en el sector, estructurando las pruebas en dos niveles.

Un equipo puede rendir muy bien en laboratorio y comportarse de otra manera en una captación real. Por eso no se dio por validado hasta haberlo comprobado en las dos situaciones.

Enfoque de validación

Dos niveles

  1. Banco de pruebas certificado
  2. Condiciones reales de explotación

Cómo se ensaya una VITTA

Si se diseña para condiciones extremas, se ensaya en condiciones exigentes

Las pruebas de una bomba multietapa pueden hacerse con un número reducido de etapas: es lo habitual y es mucho más sencillo. En VITTA se ha querido ir más allá y realizar la validación con un elevado número de etapas, para reproducir de forma mucho más fiel la configuración y las condiciones en las que estas bombas van a trabajar después.

El criterio ha sido el mismo en el banco y en el pozo: ensayar cerca de las condiciones reales de explotación, no en el escenario más cómodo.

7 y 8 etapas

Hidráulicas completas en los ensayos de banco, no etapas sueltas

300–400 m

Alturas de ensayo en las captaciones de validación

600–800 CV

Potencias de los motores empleados en las pruebas

Nivel 01 · laboratorio

Banco de pruebas certificado

Las pruebas de validación se han realizado en bancos de pruebas de reconocido prestigio europeo, bajo protocolos certificados.

Resultado: 87,6 % de rendimiento hidráulico, recogido en los protocolos de ensayo.

Protocolo de ensayo en banco de la bomba VITTA V1242, con el rendimiento hidráulico máximo de 87,6 % señalado en la tabla de resultados
Protocolo de ensayo · VITTA V1242 7 etapas · motor de 600 CV · máximo de 87,6 % de rendimiento hidráulico
Protocolo de ensayo en banco de la bomba VITTA V1237 de 8 etapas, con el rendimiento hidráulico máximo de 87,6 % señalado en la tabla de resultados
Protocolo de ensayo · VITTA V1237 8 etapas · motor de 600 CV · máximo de 87,6 % de rendimiento hidráulico

Nivel 02 · explotación

Condiciones reales

En un banco las condiciones son ideales: agua limpia, temperatura estable y entorno controlado. Por eso, obtenidos los resultados de laboratorio, se dio un paso adicional poco frecuente en esta fase del desarrollo: comprobar el trabajo efectivo de los equipos en pozos reales.

Gracias a la colaboración con clientes se instalaron equipos VITTA en captaciones de 300 a 400 metros, con motores de 600 y más de 800 CV.

Resultado: 86 % de rendimiento hidráulico. A gran profundidad el agua es la del acuífero y la columna que la bomba sostiene es mucho mayor: que la cifra baje algo respecto al banco es lo esperable. Lo relevante es cuánto baja.

Equipo VITTA suspendido de la grúa sobre la boca del pozo durante la maniobra de instalación, junto a una balsa de riego
Ensayo en explotación · motor de 800 CV Maniobra de instalación del grupo en una captación de gran profundidad
Bomba VITTA izada en vertical desde el camión, antes de su introducción en el pozo
Ensayo en explotación · motor de 600 CV Izado del equipo, de horizontal a vertical, sobre la boca del pozo

Dos casos reales

De la prueba a la instalación del cliente

Dos captaciones en explotación con el mismo punto de partida: un equipo que ya estaba trabajando y un límite que el cliente no podía sobrepasar. Se midió el punto de trabajo real y se seleccionó el equipo VITTA para ese punto.

Caso 01

Reducir potencia sin perder caudal

Instalación · [ Dato pendiente ]

Problemática

La instalación consumía por encima de los 700 kW de potencia contratada. El cliente necesitaba bajar el consumo manteniendo el caudal que estaba extrayendo.

Pruebas

Medida del punto de trabajo real de la captación —caudal, nivel dinámico y pérdidas de carga— y comparación con la curva del equipo en banco.

Solución

Sustitución del grupo por un equipo VITTA seleccionado para ese punto de trabajo.

Resultado

Caudal de extracción

126 L/s

Frente a los 118 L/s anteriores (+6,8 %)

Potencia

−30 kW

Instalación por debajo de los 700 kW contratados

Rendimiento hidráulico en campo

85,56 %

Banco de pruebas: 87,4 % (dif. < 2 %)

Altura manométrica total

345,5 m

Nivel dinámico 334 m + 11,5 m de pérdidas de carga

Caso 02

Más caudal con la misma potencia

Instalación · [ Dato pendiente ]

Problemática

El cliente necesitaba extraer más caudal de su pozo, pero no podía ampliar la potencia instalada.

Pruebas

Medida del punto de trabajo real de la captación y estudio de cómo se desplaza la curva al variar el nivel dinámico.

Solución

Equipo VITTA seleccionado para trabajar dentro de la potencia ya disponible.

Resultado

Caudal de extracción

115 L/s

Frente a los 103 L/s anteriores (+11,7 %)

Potencia

Sin ampliar

La misma potencia instalada, sin ampliación

Rendimiento máximo esperado

85,63 %

Al bajar el nivel dinámico, la curva se desplaza hacia el óptimo

Altura manométrica total

274,5 m

251 m + 15 m de pérdidas de carga + 8,5 m de presión

[ En construcción ]

Banco de pruebas hidráulico propio

Juan Azcue está construyendo un banco de pruebas hidráulico propio. Permitirá realizar pruebas certificadas conforme a la norma ISO 9906, garantizando la fiabilidad y la trazabilidad de los resultados, y está concebido para simular condiciones reales de explotación: no solo rendimiento hidráulico, también comportamiento de los materiales y respuesta de la máquina en situaciones de trabajo exigentes.

07

Pasión por el detalle

Tiene que estar
bien hecha aunque
no la vea nadie

Una bomba de pozo trabaja a cientos de metros bajo tierra. No la ve nadie: ni quien la compra, ni quien riega con ella, ni quien abre el grifo al final de la red. Podría estar mal terminada y, durante años, nadie se enteraría.

Nos parece que no. Una máquina calculada para 70 bar, fundida pieza a pieza y verificada unidad a unidad merece estar tan cuidada por fuera como por dentro. El acabado, el marcaje y la forma se trabajan aquí con la misma exigencia que el rendimiento hidráulico.

Porque quien instala una VITTA tiene que saber, solo con mirarla, qué tiene entre manos.

Conjunto hidráulico VITTA completo y montado: brida de impulsión en roseta, tres etapas fundidas con el marcaje VITTA y cuerpo de aspiración con su rejilla perforada

El conjunto terminado

La bomba
completa

Etapas fundidas por microfusión, unidas por sus bridas en roseta; el cuerpo de aspiración con su rejilla; el marcaje y la matrícula en cada pieza. Todo lo que cuentan los seis bloques anteriores, montado y listo para bajar al pozo.

Acoplado a su motor, un grupo de este tipo supera con facilidad los cinco o seis metros de longitud. Trabajará años a cientos de metros bajo tierra, sin que nadie vuelva a verlo hasta la siguiente extracción.

Y aun así está terminada como si fuera a quedarse a la vista.

Primer plano del marcaje VITTA en relieve sobre el cuerpo fundido
El marcaje Sale del propio molde, en la misma colada que la pieza.
Cuerpo de aspiración VITTA completo, con su rejilla perforada
La rejilla La primera pieza que encuentra el agua.
Detalle del marcaje de modelo y referencia sobre el cuerpo fundido
Detalle de cuerpo Modelo y matrícula sobre la propia pieza.
Detalle de un impulsor VITTA con el alojamiento mecanizado junto a la superficie de fundición
Detalle de impulsor Fundición y mecanizado, con el mismo acabado.
Vista frontal de la brida de impulsión VITTA en forma de roseta, con el impulsor visible en el interior

La forma

La roseta: reconocible a distancia, y además útil

Queríamos que una bomba VITTA se reconociera de lejos, sin necesidad de leer nada. De ahí la forma de roseta de la brida de impulsión: es la silueta de la máquina, y se repite en toda la gama.

Pero no es solo forma. Las hendiduras de la roseta hacen de camas para los cables de alimentación del motor, que suben embutidos en ellas en lugar de ir por fuera. El cableado no sobresale del perfil de la bomba y el diámetro exterior del equipo no crece por su causa: en pozos estrechos, eso decide si una máquina entra o no entra.

Forma reconocible y función resuelta en la misma pieza. Ninguna de las dos se añade después: las dos vienen ya en el molde.

Siete decisiones de ingeniería que no se ven desde fuera del pozo, y que son exactamente las que hacen que un equipo mantenga un 86 % de rendimiento trabajando a 400 metros de profundidad.