Você realmente entende de bombas centrífugas? 8 perguntas de engenharia que afetam a confiabilidade da bomba.

Ø P1: Por que o tubo de sucção geralmente é um tamanho maior que o bocal de sucção da bomba?

Essa é uma prática muito comum em instalações de bombas centrífugas.

Em muitas aplicações, oO diâmetro nominal do tubo de sucção deve ser selecionado um tamanho maior que o do bocal de sucção da bomba.Normalmente, utiliza-se um redutor excêntrico adequado para conectar o tubo à bomba.

Por que?

Existem três razões principais:

Por que um redutor excêntrico é comumente usado?

Para tubulações de sucção horizontal, umredutor excêntrico de topo planoÉ comumente utilizado para minimizar a possibilidade de formação de bolsas de ar na linha de sucção.

No entanto, essa não é uma regra absoluta para todas as instalações.

A orientação do redutor deve ser determinada com base na disposição da bomba, na inclinação da tubulação, nas características do líquido e na possibilidade de acúmulo de ar.

Princípio de engenharia

O objetivo não é simplesmente aumentar o diâmetro do tubo de sucção em “um tamanho”.

O projeto deve levar em consideração:

• • Velocidade de sucção
• • Perdas de pressão local e por atrito
• · NPSHa
• • Padrão de fluxo na entrada da bomba
• • Comprimento do tubo reto
• • Localização de cotovelos e válvulas
• • Possibilidade de formação de bolsas de ar

Ø Q2: Por que uma válvula de controle costuma ser menor que o tubo principal?

Diferentemente das tubulações de sucção, as válvulas de controle nem sempre são selecionadas com o mesmo diâmetro nominal da tubulação principal.

Por exemplo:

Existem vários motivos para essa prática.

1. Custo mais baixo

Uma válvula menor geralmente custa menos do que uma válvula com o mesmo diâmetro da tubulação principal.

2. Melhor alcance de controle

Uma válvula de controle regula o fluxo alterando sua abertura.

Se a válvula for superdimensionada, poderá operar com uma abertura muito pequena em condições normais. Isso pode reduzir sua faixa de controle efetiva e dificultar o controle preciso do fluxo.

Uma válvula menor, com dimensões adequadas, pode operar dentro de uma faixa de abertura mais apropriada.

3. A desvantagem é uma maior perda de pressão.

Uma válvula menor aumenta a velocidade do fluxo e, portanto, aumenta a queda de pressão.

Portanto, o princípio não é:

A válvula deve ser selecionada adequadamente com base em:

• • Taxa de fluxo
• · Pressão diferencial
• · Cv/Kv
• • Faixa de controle necessária
• • Perda de pressão admissível

Ø P3: A entrada de sucção de uma bomba centrífuga sempre precisa de pressão positiva?

Não.

Um equívoco comum é que a pressão de sucção de uma bomba centrífuga deve sempre ser superior à pressão atmosférica.

Na realidade, muitas bombas podem operar com o nível do líquido abaixo da linha central da bomba, permitindo que a bomba eleve o líquido de baixo.

No entanto, a questão fundamental não é simplesmente se a bomba consegue "elevar" o líquido.

O sistema real deve satisfazer a condição NPSH exigida:

À medida que a altura de sucção aumenta, a pressão na entrada da bomba diminui e as perdas na linha de sucção tornam-se mais significativas.

Portanto, quanto maior a altura de sucção, mais cuidadosamente o sistema deve ser verificado quanto ao risco de cavitação.

Ø Q4: É necessária uma válvula de retenção no lado de descarga da bomba?

Em muitos sistemas de bombeamento,Uma válvula de retenção de descarga é uma parte importante do projeto do sistema..

Oferece principalmente três benefícios.

1. Impede o fluxo reverso

Quando a bomba para, as diferenças de pressão no sistema podem fazer com que o líquido flua de volta em direção à bomba.

A válvula de retenção impede esse fluxo reverso.

2. Impede a rotação inversa.

O fluxo reverso pode fazer com que o impulsor da bomba gire para trás.

Dependendo da configuração da bomba e do acionador, isso pode causar problemas com:

• • Selos mecânicos
• · Rolamentos
• · Acoplamentos
• • Motor ou outro equipamento de acionamento

3. Ajuda a manter um oleoduto abastecido

Em alguns sistemas, manter líquido na linha de descarga é importante para o reinício confiável e o funcionamento do sistema.

No entanto, o tipo de válvula, a posição de instalação e as características de fechamento devem ser selecionados de acordo com o sistema em questão.

Para sistemas sensíveis ao golpe de aríete, medidas adicionais comoválvulas de retenção anti-golpe, válvulas de retenção de fechamento lento, válvulas de ar ou dispositivos de proteção contra surtosPode ser necessário.

Ø Q5: Qual é o layout de tubulação ideal para um sistema de bomba centrífuga?

A instabilidade da bomba às vezes não é causada pela própria bomba, mas sim por um arranjo inadequado da tubulação.

Um problema comum é:

Idealmente

Em certos sistemas de bombeamento, a tubulação de descarga deve subir continuamente em direção ao tanque receptor ou ao destino do sistema.

Isso permite que o ar que entra no sistema se mova em direção ao ponto mais alto e, eventualmente, escape.

Um arranjo ideal simplificado é:

O que acontece em projetos reais?

Em instalações reais, os oleodutos frequentemente incluem longos trechos horizontais.

Um longo trecho horizontal não é necessariamente um problema.

O segredo é evitar o desnecessário:

• • Pontos altos
• • Pontos negativos
• • Declives inversos
• • Locais onde o ar pode se acumular

Se um ponto alto for inevitável, um ponto apropriadoválvula de liberação de ar / válvula de arPode ser necessário.

E se uma válvula de controle for instalada perto da extremidade da tubulação?

A localização da válvula de controle deve ser considerada juntamente com o nível do tanque, a pressão a jusante, a queda de pressão na válvula e o risco de cavitação.

O sistema deve manter pressão suficiente na válvula e evitar condições de operação que possam levar à cavitação.

O princípio básico é:

Ø Q6: Como posso verificar o desempenho da bomba em campo?

Um dos métodos mais confiáveis ​​é comparar.Medições reais em campo com a curva de desempenho da bomba do fabricante..

As medições típicas incluem:

• • Taxa de fluxo
• · Pressão de sucção
• · Pressão de descarga
• • Velocidade da bomba
• • Diferença de elevação entre os pontos de medição de pressão e a linha central da bomba

Onde devem ser instalados os manômetros?

Os manômetros devem ser instalados o mais próximo possível dos bocais de sucção e descarga da bomba.

A diferença de elevação entre os pontos de medição de pressão e a linha central da bomba também deve ser registrada.

A cabeça da bomba não é simplesmente:

O cálculo também deve levar em consideração a diferença de elevação e, quando relevante, os efeitos da velocidade.

Como se pode medir a taxa de fluxo?

Idealmente, utilize um dispositivo de medição de fluxo adequado, como:

• • Medidor de vazão magnético
• • Medidor de vazão ultrassônico
• • Medidor de vazão tipo turbina
• • Outros equipamentos adequados para medição de vazão

Caso não haja um medidor de vazão disponível, a vazão pode, por vezes, ser estimada medindo-se o tempo necessário para encher um tanque de volume conhecido.

Podemos verificar apenas a cabeça de corte?

Sim, para uma verificação básica de desempenho.

Ocabeçote de desligamentoocorre com fluxo zero, portanto não é necessária nenhuma medição de fluxo.

Comparar a altura manométrica de desligamento medida com a curva do fabricante pode ajudar a identificar se:

• A bomba está funcionando na velocidade correta.
• • O diâmetro correto do impulsor está instalado.
• O desempenho da bomba é geralmente consistente com a curva esperada.

No entanto:

A operação com fluxo zero pode causar superaquecimento, recirculação interna, danos à vedação mecânica e outros problemas.

E quanto à eficiência da bomba?

A medição da eficiência é mais complexa porque a potência de entrada no eixo da bomba deve ser determinada com precisão.

Em testes de campo, isso pode envolver a medição da potência de entrada do motor e a contabilização da eficiência do motor e da transmissão, ou a medição direta do torque e da velocidade do eixo.

Ø Q7: Como a viscosidade do líquido afeta o desempenho da bomba centrífuga?

A maioria das curvas de desempenho de bombas centrífugas são baseadas em testes comágua potável em condições normais.

Quando o líquido bombeado tem uma viscosidade significativamente maior que a da água, o desempenho da bomba pode mudar consideravelmente.

Os efeitos típicos incluem:

• • Fluxo reduzido
• · Cabeça inferior
• • Menor eficiência
• • Maior necessidade de energia

Portanto:

Devem ser considerados a viscosidade, a densidade, a temperatura e o ponto de operação reais do líquido.

Para líquidos altamente viscosos, a eficiência de uma bomba centrífuga pode diminuir significativamente.

Dependendo da aplicação,bombas de deslocamento positivoBombas como as de parafuso, de engrenagem ou rotativas podem oferecer uma solução melhor.

Não existe um único valor de viscosidade que possa ser usado como limite universal para todas as bombas centrífugas. A adequação da bomba deve ser avaliada com base na aplicação específica e no projeto da bomba.

Q8: Uma bomba pode operar em qualquer ponto dentro da faixa de vazão mostrada em sua curva de desempenho?

Não necessariamente.

O fato de um ponto aparecer na curva da bomba não significa que seja um ponto adequado para operação contínua.

Uma bomba centrífuga deve normalmente operar o mais próximo possível de sua:

Muitas aplicações visam uma faixa de operação normal em torno de80%–120% do fluxo BEP, mas a faixa operacional permitida real deve sempre ser baseada na faixa operacional recomendada pelo fabricante.

Por que se deve evitar a operação prolongada com baixo fluxo?

Quando a vazão estiver significativamente abaixo do ponto de melhor eficiência (BEP), a bomba poderá apresentar os seguintes problemas:

• • Recirculação interna
• • Aumento da temperatura
• • Aumento das cargas radiais
• • Vibração mais elevada
• • Desgaste do selo mecânico
• • Aumento das cargas nos rolamentos

Caso a operação contínua com baixo fluxo seja inevitável, as possíveis soluções incluem:

Opção 1: Linha de bypass/recirculação de fluxo mínimo

Uma porção do líquido é continuamente devolvida à fonte de sucção ou a outro local adequado.

Opção 2: Acionamento de velocidade variável

Um inversor de frequência (VFD) pode ser usado para reduzir a velocidade da bomba e adequar melhor a vazão da bomba à demanda real do sistema.

E quanto ao fluxo excessivo?

Operar muito à direita da curva da bomba também pode causar problemas, incluindo:

• • NPSHr mais elevado
• • Margem NPSH reduzida
• · Cavitação
• • Aumento da vibração
• · Sobrecarga do motor
• • Eficiência reduzida

Portanto:

O ponto de operação preferencial normalmente situa-se próximo ao ponto de operação projetado e ao ponto de melhor eficiência (BEP), mantendo-se dentro da faixa de operação permitida pelo fabricante.