Eficiência Operacional da Bomba Centrífuga

Princípio de funcionamento das bombas centrífugas O princípio de funcionamento de bombas centrífugas Baseia-se na ação da força centrífuga. Quando o impulsor gira em alta velocidade, o líquido é lançado do centro do impulsor para a borda externa sob a influência da força centrífuga, ganhando assim energia cinética e energia de pressão. O processo de trabalho específico é o seguinte: 1. O líquido entra na área central do impulsor através da entrada de sucção da bomba. 2. A rotação do impulsor gera força centrífuga, fazendo com que o líquido se mova do centro do impulsor para a borda externa ao longo das passagens das lâminas. 3. O líquido ganha energia cinética e energia de pressão dentro do impulsor e então é descarregado na carcaça da bomba. 4. Dentro do corpo da bomba, parte da energia cinética do líquido é convertida em energia de pressão, e o líquido é finalmente descarregado pela saída. Durante a operação de uma bomba centrífuga, o impulsor realiza trabalho convertendo energia mecânica em energia do líquido. À medida que o líquido flui através do impulsor, tanto sua pressão quanto sua velocidade aumentam. De acordo com a equação de Bernoulli, o aumento na energia total do líquido se manifesta principalmente como um aumento na energia da pressão, permitindo que a bomba centrífuga transporte o líquido para uma altitude mais alta ou supere uma resistência maior do sistema. É importante observar que o pré-requisito para o funcionamento normal de uma bomba centrífuga é que a cavidade da bomba esteja preenchida com líquido. Isso ocorre porque a força centrífuga só atua sobre líquidos e não sobre gases. Se houver ar na cavidade da bomba, ela não conseguirá gerar pressão normalmente, resultando em "travamento de vapor", que, por fim, leva à cavitação. Análise das causas da cavitação da bomba centrífuga 1. Meio de entrada inadequado ou pressão de entrada insuficiente A entrada inadequada do fluido é uma das causas mais comuns de cavitação em bombas centrífugas. As seguintes situações podem levar à entrada insuficiente do fluido: a. Nível baixo de líquido: Quando o nível do líquido em uma piscina, tanque ou recipiente de armazenamento cai abaixo do tubo de sucção da bomba ou do nível mínimo efetivo, a bomba pode aspirar ar em vez de líquido, resultando em cavitação. b. Sucção excessiva: Para bombas centrífugas não autoescorvantes, se a altura de instalação exceder a altura de sucção permitida, mesmo que a tubulação de sucção esteja imersa no líquido, a bomba não conseguirá aspirar o líquido, resultando em falta de líquido em seu interior. De acordo com os princípios da física, a altura de sucção máxima teórica para bombas centrífugas não autoescorvantes é de aproximadamente 10 metros de coluna d'água (valor da pressão atmosférica). No entanto, considerando várias perdas, a altura de sucção real é tipicamente inferior a 6-7 metros. c. Pressão de entrada insuficiente: Em aplicações que exigem pressão de entrada positiva, se a pressão de entrada fornecida for menor que o valor necessário, a bomba pode apresentar fornecimento inadequado de líquido, causando cavitação. d. Projeto de sistema deficiente: Em alguns projetos de sistemas, se a tubulação de sucção for muito longa, o diâmetro do tubo for muito pequeno ou houver muitas curvas, a resistência da tubulação aumenta, reduzindo a pressão de entrada e impedindo que a bomba centrífuga extraia o líquido adequadamente. Estudos de caso mostram que aproximadamente 35% das falhas de bombas centrífugas na indústria petroquímica são causadas por fluido de entrada inadequado ou pressão de entrada insuficiente. Esse problema é particularmente comum em sistemas de transporte de petróleo devido à alta viscosidade e pressão de vapor dos derivados de petróleo. 2. Bloqueio na tubulação de entrada Bloqueios na tubulação de entrada são outra causa comum de cavitação em bombas centrífugas. Manifestações específicas incluem: a. Telas ou filtros entupidos: Durante a operação de longo prazo, telas ou filtros na tubulação de entrada podem ficar gradualmente bloqueados por impurezas ou sedimentos, restringindo o fluxo de líquido. b. Formação de incrustações dentro do oleoduto: Principalmente ao manusear água dura, água com alto teor de íons de cálcio e magnésio ou líquidos químicos específicos, podem se formar incrustações ou depósitos cristalinos nas paredes internas da tubulação, reduzindo o diâmetro efetivo ao longo do tempo. c. Entrada de objeto estranho: A entrada acidental de objetos como folhas, sacos plásticos ou plantas aquáticas na tubulação de sucção pode bloquear cotovelos ou válvulas, obstruindo o fluxo de líquido. d. Válvulas parcialmente fechadas: Erros operacionais, como não abrir totalmente as válvulas na tubulação de sucção ou mau funcionamento das válvulas internas, também podem levar a um fluxo insuficiente. e. Falha da válvula de pé: Em sistemas equipados com válvulas de pé, se a válvula de pé apresentar mau funcionamento (por exemplo, deformação da mola ou danos na superfície de vedação), isso pode afetar a capacidade da bomba de puxar o líquido corretamente. Dados estatísticos indicam que aproximadamente 25% dos casos de cavitação em bombas centrífugas em sistemas municipais de abastecimento de água e drenagem são causados ​​por bloqueios nas tubulações de entrada. Esse problema é especialmente comum em sistemas de tratamento de águas residuais com altos níveis de sólidos em suspensão.     3. Remoção incompleta de ar da cavidade da bomba A remoção incompleta do ar da cavidade da bomba é uma causa significativa de cavitação em bombas centrífugas. As principais manifestações incluem: a. Preparação inadequada antes da partida inicial: Após a instalação inicial ou desligamento prolongado, as bombas centrífugas devem ser escorvadas para remover o ar do corpo da bomba. Se a escorva for insuficiente, o ar residual pode impedir que a bomba estabeleça a pressão normal de trabalho. b. Capacidade de autoescorvamento insuficiente: Bombas centrífugas não autoescorvantes não conseguem expelir o ar por conta própria e dependem de escorva externa. Embora algumas bombas autoescorvantes tenham certa capacidade de autoescorvamento, métodos de partida inadequados ou altura excessiva de autoescorvamento podem levar à expulsão inadequada do ar. c. Vazamentos de ar no sistema de tubulação: Pequenas rachaduras nas conexões da tubulação de sucção, pontos de vedação ou tubulações antigas podem permitir a entrada de ar no sistema sob pressão negativa. Isso é particularmente perigoso porque, mesmo que a bomba seja escorvada corretamente no início, o ar pode se acumular com o tempo, causando cavitação. d. Falha de vedação: Vedações de eixo desgastadas ou instaladas incorretamente (por exemplo, vedações mecânicas ou de gaxeta) podem permitir a entrada de ar externo na bomba, especialmente quando a pressão do lado de sucção estiver abaixo da pressão atmosférica. Em aplicações industriais, aproximadamente 20% dos casos de cavitação em bombas centrífugas são causados ​​pela remoção incompleta do ar da cavidade da bomba. Esse problema é particularmente comum durante a partida inicial após a instalação ou manutenção. 4. Outras causas Além das principais causas mencionadas acima, outros fatores também podem levar à cavitação da bomba centrífuga: a. Vaporização de líquidos: Ao manusear líquidos em altas temperaturas ou altamente voláteis, se a pressão da tubulação de sucção cair abaixo da pressão de vapor de saturação do líquido nessa temperatura, o líquido pode vaporizar, formando bolhas. Isso pode impedir a bomba de extrair o líquido ou causar cavitação. b. Erros operacionais: Fatores humanos, como operação incorreta da válvula ou falha em seguir os procedimentos de inicialização, podem levar à cavitação da bomba. c. Mau funcionamento do sistema de controle: Em sistemas de controle automatizados, falhas em sensores de nível, sensores de pressão ou erros na lógica de programação do PLC podem fazer com que a bomba inicie ou opere em condições inadequadas, resultando em cavitação. d. Problemas de energia ou motor: A sequência incorreta das fases de alimentação, causando inversão do motor, pode impedir que a bomba extraia o líquido corretamente. A instabilidade da tensão, causando flutuações na velocidade do motor, também pode interromper o funcionamento normal da bomba. e. Efeitos da temperatura: Em condições ambientais extremas, como em regiões frias, o isolamento inadequado pode causar o congelamento do líquido na tubulação, obstruindo o fluxo. Em ambientes de alta temperatura, os líquidos podem vaporizar, formando bloqueios de vapor. Pesquisas indicam que essas outras causas são responsáveis ​​por aproximadamente 20% dos casos de cavitação em bombas centrífugas. Embora a proporção seja relativamente pequena, elas podem ser fatores significativos em cenários ou condições específicas e não devem ser ignoradas.

Guia completo de bombas centrífugas químicas: das características à instalação   1. Visão geral das bombas centrífugas químicas Bombas centrífugas químicas, como assistentes confiáveis ​​na indústria química, ganharam ampla popularidade devido às suas excelentes características de desempenho, como resistência ao desgaste, saída de água uniforme, operação estável, baixo ruído, fácil ajuste e alta eficiência. Seu princípio de funcionamento envolve a geração de força centrífuga quando o impulsor gira enquanto a bomba está cheia de água. Essa força empurra a água nos canais do impulsor para fora, para dentro da carcaça da bomba. Posteriormente, a pressão no centro do impulsor diminui gradualmente até cair abaixo da pressão na tubulação de entrada. Sob essa diferença de pressão, a água da piscina de sucção flui continuamente para o impulsor, permitindo que a bomba sustente a sucção e o fornecimento de água. Com a crescente demanda por bombas centrífugas químicas em diversos setores, é essencial aprofundar-se em seus detalhes técnicos. A seguir, Anhui Shengshi Datang explorará com você 20 perguntas e respostas técnicas sobre bombas centrífugas químicas, desvendando os mistérios técnicos por trás delas.   2. Características de desempenho das bombas centrífugas químicas As bombas centrífugas químicas são altamente recomendadas por sua resistência ao desgaste, vazão de água uniforme e outras características. Elas possuem múltiplas características, incluindo adaptabilidade aos requisitos de processos químicos, resistência à corrosão, tolerância a altas e baixas temperaturas, resistência ao desgaste e à erosão, operação confiável, vazamento mínimo ou inexistente e capacidade de transportar líquidos em estados críticos.   3. Detalhes técnicos das bombas centrífugas químicas a. Definição e Classificação Bombas centrífugas químicas são dispositivos que geram força centrífuga por meio da rotação do impulsor e podem ser classificadas em bombas de palhetas, bombas de deslocamento positivo, etc. Com base em seus princípios de funcionamento e estruturas, as bombas químicas são categorizadas em bombas de palhetas, bombas de deslocamento positivo e outros tipos. As bombas de palhetas utilizam a força centrífuga gerada pela rotação do impulsor para aumentar a energia mecânica dos líquidos, enquanto as bombas de deslocamento positivo transportam líquidos alterando o volume da câmara de trabalho. Além disso, existem tipos especiais, como as bombas eletromagnéticas, que utilizam efeitos eletromagnéticos para transportar líquidos condutivos, bem como as bombas de jato e as bombas de elevação de ar, que utilizam a energia do fluido para transportar líquidos. b. Vantagens e Parâmetros de Desempenho Bombas centrífugas Oferecem altas vazões, manutenção simples e métricas essenciais, como potência de saída e eficiência. As bombas centrífugas apresentam diversas vantagens notáveis ​​em sua aplicação. Primeiro, sua saída única proporciona uma vazão ampla e contínua sem pulsação, garantindo uma operação suave. Segundo, seu tamanho compacto, design leve e tamanho compacto reduzem os custos para os investidores. Terceiro, a estrutura simples, o mínimo de peças vulneráveis ​​e os longos intervalos de manutenção minimizam os esforços operacionais e de reparo. Além disso, as bombas centrífugas apresentam excelente ajustabilidade e operação confiável. Notavelmente, elas não requerem lubrificação interna, garantindo a pureza do fluido transportado sem contaminação por lubrificantes.   c. Tipos de Perdas e Eficiência As principais perdas hidráulicas incluem perdas por vórtice, resistência e impacto, sendo a eficiência a razão entre a potência efetiva e a potência do eixo. As perdas hidráulicas em bombas centrífugas, também conhecidas como perdas de vazão, referem-se à diferença entre a altura manométrica teórica e a altura manométrica real. Essas perdas ocorrem devido ao atrito e ao impacto durante o fluxo do líquido dentro da bomba, convertendo parte da energia em calor ou outras formas de perda de energia. As perdas hidráulicas em bombas centrífugas consistem principalmente em três componentes: perda por vórtice, perda por resistência e perda por impacto. Esses efeitos combinados criam a diferença entre a altura manométrica teórica e a real. A eficiência de uma bomba centrífuga, também chamada de eficiência mecânica, é a relação entre a potência efetiva e a potência do eixo, refletindo a extensão da perda de energia durante a operação. d. Velocidade e Potência A velocidade afeta a vazão e a altura manométrica, sendo a potência medida em watts ou quilowatts. A velocidade de uma bomba centrífuga refere-se ao número de rotações que o rotor da bomba completa por unidade de tempo, medido em revoluções por minuto (r/min). A potência de uma bomba centrífuga, ou a energia transmitida ao eixo da bomba pelo motor primário por unidade de tempo, também é conhecida como potência de eixo, normalmente medida em watts (W) ou quilowatts (KW). e. Altura Manométrica e Vazão Quando a velocidade muda, a vazão e a altura manométrica variam de acordo com relações quadráticas ou cúbicas. Ajustar a velocidade de uma bomba centrífuga altera sua altura manométrica, vazão e potência do eixo. Para fluidos inalterados, a relação entre vazão e velocidade excede a própria velocidade, enquanto a relação entre altura manométrica e velocidade é igual ao quadrado da relação entre velocidade. Enquanto isso, a relação entre potência do eixo e velocidade é igual ao cubo da relação entre velocidade. f. Número de lâminas e materiais O número de pás normalmente varia de 6 a 8, com materiais que exigem resistência à corrosão e alta resistência. O número de pás em um rotor de bomba centrífuga é um parâmetro crítico que afeta diretamente o desempenho da bomba. Geralmente, o número de pás é definido com base em aplicações e necessidades específicas, garantindo uma operação eficiente e estável. Os materiais de fabricação comuns incluem ferro fundido cinzento, ferro silício resistente a ácidos, ferro fundido alumínio resistente a álcalis, aço inoxidável cromo, etc. g. Carcaça e estrutura da bomba A carcaça da bomba coleta o líquido e aumenta a pressão, com estruturas comuns incluindo projetos do tipo bipartido horizontal. A carcaça da bomba desempenha um papel vital em bombas centrífugas. Ela não apenas coleta o líquido, mas também reduz gradualmente a velocidade do líquido através de projetos de canais específicos. Esse processo converte efetivamente parte da energia cinética em pressão estática, aumentando a pressão do líquido e minimizando a perda de energia devido a canais superdimensionados. Estruturas comuns de carcaça de bomba incluem projetos do tipo bipartido horizontal, tipo bipartido vertical, tipo bipartido inclinado e tipo barril.   Com as constantes atualizações na tecnologia de processos para empresas químicas, exigências cada vez maiores são impostas à operação estável das bombas centrífugas químicas. Essas bombas desempenham um papel crucial na indústria química, onde sua estabilidade de desempenho impacta diretamente a fluidez de todo o processo de produção. Portanto, um profundo conhecimento e a seleção racional dos formatos de suporte da carcaça da bomba são essenciais para garantir a operação estável das bombas centrífugas químicas.