Porque sua bomba está operando fora da curva?

Você não vai conseguir o que deseja se apenas ficar sentado, desejando e esperando, é necessário tomar atitudes e medidas para alcançar o resultado desejado.

O mesmo conselho é válido para o desempenho da bomba. Existe um número alarmante de pessoas que, sem querer, desejam e esperam que a bomba funcione da maneira correta, mas desejam e esperam com total desconsideração à curva do sistema, da capacidade da bomba, das leis da física e das propriedades dos fluidos. Hora de agir!

No início de meus cursos de treinamento de bombas afirmo que “as bombas são estúpidas”. Coloque uma bomba centrífuga em qualquer sistema e ele não sabe onde operar. É o sistema, não a bomba, que determina onde ela irá operar em sua curva de desempenho - se a bomba for capaz de operar nesse ponto.

Além disso, e pretendido apenas como uma anedota, para ajudar meus alunos a entender, refiro-me à bomba como o "marido" nesse casamento com a curva do sistema, que também é conhecida como "esposa". Talvez, e já pedindo desculpas ostensivas aos politicamente corretos, sugiro que o casamento funcione melhor se o marido (bomba) ouvir e obedecer à esposa (sistema). Se houver uma incompatibilidade entre os dois, o divórcio (falha na bomba e no sistema) é iminente.

A bomba funcionará onde sua curva de desempenho cruza a curva do sistema (mas nem sempre sabemos onde está esse ponto) e, para complicar as coisas, pode mudar rapidamente devido a muitas variáveis. Dois obstáculos que dificultam essa determinação são:

- Freqüentemente não temos ideia da geometria da curva do sistema.

- A bomba é frequentemente forçada a sair de sua curva publicada pelo fabricante por fatores externos.

Abordaremos o cálculo da curva do sistema em um artigo futuro. Por enquanto, podemos dizer que a curva do sistema é a soma absoluta da carga estática do sistema, carga de pressão, carga de velocidade e carga de fricção. A geometria da curva do sistema está diretamente relacionada à vazão, diâmetro do tubo, alterações de elevação geométrica e perdas devido ao atrito de todos os componentes no sistema. Observe que a curva do sistema é dinâmica e muda com a elevação do tanque e as alterações de pressão do sistema. Também mudará com a posição da válvula, idade do sistema, incrustações e corrosão.

Causas para operar fora da curva

Aqui estão alguns dos problemas comuns:

- folgas devido aos desgastes;

- impulsor de tamanho diferente ou incorreto;

- velocidade diferente ou incorreta;

- viscosidade não corrigida ou imprecisa;

- margem líquida da carga de sucção positiva (NPSH) insuficiente;

- entrada de ar e / ou líquidos de fase dupla além de 3%;

- submersão inadequada (ver também entrada de ar);

- bloqueio parcial ou restrito da linha de sucção;

- operação da bomba na direção errada;

Inicialmente as primeiras coisas:

Para determinar onde sua bomba está realmente operando, você precisará calcular a curva de desempenho da bomba no campo "como está".

Primeiro, obtenha uma cópia da sua curva de desempenho da bomba conforme publicada ou comprada. Em seguida, usando a posição da válvula de descarga da bomba, crie uma série de várias vazões diferentes (recomendo pelo menos seis pontos, incluindo a carga de fechamento), determine e registre as pressões de sucção e descarga para cada condição de fluxo, converta essas pressões na carga diferencial e plote-as na sua curva. Tenha cuidado para corrigir elevações, temperaturas e gravidades específicas.

Sua curva corresponde à curva publicada? Se ocorrer entre 5 e 10%, provavelmente não haverá problema.

Vejamos alguns casos em que a curva não concorda com a curva publicada. Cada caso conta

uma história crítica para ajudar a entender o que está acontecendo com sua bomba e o sistema.

Folgas de Desgaste

À medida que a bomba se desgasta, o desempenho hidráulico se deteriora. A maioria das pessoas entende que a eficiência da bomba cairá devido ao desgaste, aumentando a potência, mas nem todos os usuários percebem que a carga e o fluxo também se deteriorarão.

Observe que a curva revisada da bomba ainda cruza a curva do sistema, mas o ponto de encontro está em uma vazão mais baixa e uma carga mais baixa.

É importante entender se você também está plotando a potência na curva: se o desgaste for simplesmente o impulsor ou os anéis de desgaste da carcaça, a potência aumentará visivelmente. Mas se o desgaste ocorrer em outras áreas, como passagens internas, água cortada ou palhetas do impulsor, a energia aumentará apenas uma pequena quantidade.

Uma observação especial para os projetos de bombas ANSI que usam as folgas críticas entre o impulsor e a caixa ou caixa de gaxetas: o efeito na energia será como a bomba mencionada acima com anéis de desgaste - ou seja, a potência aumentará visivelmente.

Tamanho ou velocidade diferentes do impulsor

Freqüentemente, uma das razões para o fraco desempenho da bomba é que o impulsor de tamanho errado está na bomba. Isso pode ser causado por vários motivos diferentes, principalmente erros humanos. Outro motivo comum é que a velocidade é diferente da percebida. Isso é comum em sistemas controlados com inversores de frequência variável (VFDs) como parte do processo de controle do sistema. Menciono esses dois problemas (velocidade e diâmetro) aqui porque o desempenho se manifesta quase exatamente da mesma forma que as folgas desgastadas.

Viscosidade - a criptonita de bombas centrífugas

A viscosidade tem um efeito direto e negativo no desempenho da bomba centrífuga. A eficiência da bomba é a mais afetada, mas a carga e o fluxo não estão muito atrás. Obviamente, todos esses fatores negativos contribuirão para aumentar a potência necessária para bombear o fluido na mesma vazão e pressão, como se baseasse no desempenho da água.

Observe que a viscosidade é diretamente proporcional à temperatura, portanto, esteja ciente da temperatura do fluido. Além disso, bombas menores são mais afetadas pela viscosidade devido ao menor tamanho da passagem.

Margem NPSH insuficiente

As bombas requerem uma certa quantidade de NPSH para operar satisfatoriamente em um determinado ponto da carga e fluir na curva para evitar a cavitação. Os pontos são determinados empiricamente pelo fabricante e são indicados como carga de sucção positiva líquida necessária (NPSHr).

O próprio sistema de sucção deve, em troca, fornecer uma certa quantidade de NPSH, e isso é chamado de carga de sucção positiva líquida disponível (NPSHa). Deve haver mais NPSHa que NPSHr para que a bomba opere satisfatoriamente. A diferença é conhecida como margem ou razão.

NPSHa ÷ NPSHr = razão da margem

NPSHa - NPSHr = margem

Um problema frequente no campo é que os cálculos de margem não foram feitos, não foram feitos corretamente ou houve alterações na bomba e/ou no sistema que não foram contabilizadas. Um problema comum no campo é que a bomba tem margem suficiente em vazões mais baixas, mas à medida que a vazão aumenta, a bomba começará a cavitar.

Submergência inadequada e retenção de ar

O fluido bombeado pode ter entrada de ar de diferentes fontes por várias razões, mas uma causa comum é a submersão insuficiente.

Independentemente da fonte do ar, as bombas centrífugas padrão não conseguem lidar bem com isso. Com uma entrada de ar de cerca de 3 a 4%, o desempenho da bomba diminui como se o impulsor fosse cortado em um diâmetro menor ou a bomba estivesse sendo operada em uma velocidade mais baixa.

Observe também que, em vazões baixas, a velocidade do fluido é insuficiente para "varrer" o ar que se acumula no olho do impulsor. Conseqüentemente, a bomba ficará bloqueada (ligada ao ar) e parará de bombear ou ocorrerá um ciclo destrutivo e alternado de bloqueio de ar e subsequente passagem do fluxo.

Sucção restrita da bomba

Esse problema geralmente se manifesta em novas construções, startups pós-reparo e quando há equipamento instalado na linha de sucção, como uma prensa de filtro, válvula de pé ou filtro.

À medida que o fluxo aumenta, a carga cai. Isso é semelhante, mas diferente, a um problema de margem do NPSH.

Direção errada

Bombas operando na direção errada, infelizmente é um problema muito comum. No caso de bombas ANSI (com impulsores rosqueados no eixo), a bomba denuncia, em 99% do tempo, em um milissegundo que a direção está incorreta à medida que o impulsor penetra na carcaça, causando danos dispendiosos e extensos e, no entanto, esperançosamente desligando o motor.

Para bombas com impulsores chavetados no eixo, isso pode ou não ser óbvio. As bombas que funcionam para trás normalmente são um pouco mais ruidosas e exibem vibrações mais altas do que uma bomba semelhante operando na direção correta. Mas isso nem sempre é fácil de determinar em uma planta operacional devido a ruídos de fundo e outras interferências no campo.

O desempenho dependerá do design da bomba e é principalmente, mas nem sempre, uma função da velocidade específica dos impulsores. Como regra geral, a taxa de fluxo em uma bomba de operação reversa será de cerca de 50%, e a carga estará em torno de 60%. Quanto maior a velocidade específica do impulsor, menor será a carga. Projetos de revestimento concêntricos produzirão resultados diferentes.

Assume a velocidade específica de baixa a média faixa. Não confunda com bombas funcionando como turbinas.

Conclusão

As bombas funcionarão onde a curva do sistema exigir, mas nem sempre a curva da bomba é onde você pensa que é e nem a curva do sistema. Você não obterá o desempenho que precisa e deseja apenas desejando e esperando - é necessário medir os parâmetros e gerenciar o sistema.