Como funciona a bomba submersível de caudal misto em diferentes condições de funcionamento?

Diversas aplicações industriais e municipais dependem fortemente das versáteis e eficazes bombas submersíveis de fluxo misto. Estes sifões unem as qualidades dos sifões de fluxo principal e estendido, tornando-os adequados para cuidar de taxas de fluxo moderadas a altas a pressões moderadas. Para tirar o máximo partido da eficiência, fiabilidade e longevidade destas bombas, é essencial compreender como funcionam sob diversas condições de funcionamento. Este artigo investiga o comportamento de sifões de corrente mista submarinos durante o acendimento, sob pulsações de tensão e comoção provocada pela corrente, em condições de corrente multifásica e durante tarefas transitórias.

Processo de arranque

A fase de arranque de uma bomba submersível de caudal misto é crucial e tem um impacto significativo no seu desempenho global e na sua vida útil. Durante o arranque, o sifão muda de um estado fixo para a sua condição de funcionamento geralmente esperada, encontrando diferentes dificuldades no caminho.

Num primeiro momento, quando o sifão for iniciado, deverá conquistar o topo estático do segmento de líquido que se encontra acima dele. Isto requer uma medida significativa da força do motor, o que pode provocar uma inundação passageira. Os arrancadores suaves ou variadores de frequência (VFDs) são normalmente encontrados em bombas submersíveis contemporâneas de fluxo misto e são utilizados para reduzir o consumo de corrente inicial e o stress mecânico nos componentes da bomba.

À medida que o impulsor gira, deve arrancar quaisquer bolsas de ar ou gás que se possam ter acumulado na embalagem do sifão ou no tubo de atração. Este ciclo, conhecido como preparação, é significativo para definir as condições de fluxo apropriadas. Os sifões de fluxo misto submarinos gozam de uma vantagem neste sentido, pois a sua posição rebaixada garante frequentemente que se mantêm preparados em qualquer evento, quando não estão em atividade.

Se a altura manométrica líquida de aspiração positiva disponível (NPSHA) estiver próxima da altura manométrica líquida positiva de aspiração necessária (NPSHR), a bomba poderá sofrer cavitação temporária durante a fase de arranque. A aceleração repentina do fluido e a queda de pressão resultante na entrada do impulsor podem causar isto. Para reduzir a probabilidade de cavitação durante o arranque, é essencial selecionar a bomba e o design do sistema adequados.

A pressão e o caudal estabilizam gradualmente à medida que a bomba regressa à velocidade normal. O período de tempo necessário para esta estabilização pode ser afetado pelas propriedades do fluido, pela configuração do sistema e pelo tamanho da bomba. A observação dos principais limites, por exemplo, a corrente do motor, a tensão de libertação e a taxa de fluxo durante o arranque, pode fornecer informações significativas sobre a apresentação do sifão e ajudar a distinguir quaisquer problemas prováveis.

Pulsação de pressão e ruído induzido por fluxo

Todas as bombas centrífugas, incluindo as bombas submersíveis de fluxo misto, possuem as características inerentes de pulsações de pressão e ruído induzido por fluxo. Se não forem geridos adequadamente, estes fenómenos podem afetar o desempenho da bomba, a estabilidade do sistema e a eficiência global.

Nas bombas submersíveis de fluxo misto, a interação entre o impulsor rotativo e as partes estacionárias da bomba, como o difusor ou a voluta, é a principal causa das pulsações de pressão. As pás do impulsor provocam alterações periódicas na pressão do fluido à medida que estes passam por estes componentes estacionários. A recorrência destas pulsações está normalmente ligada ao resultado da velocidade de rotação do sifão e à quantidade de arestas vivas do impulsor.

O ponto de funcionamento da bomba pode influenciar a magnitude das pulsações de pressão. Na maioria dos casos, as pulsações serão geralmente mais articuladas quando o sifão funciona a partir do seu melhor ponto de produtividade (BEP). Isto ocorre porque as flutuações de pressão podem ser exacerbadas pela operação fora do projeto, o que pode resultar na separação do fluxo, recirculação e outras instabilidades hidráulicas.

Nas bombas submersíveis de fluxo misto, o ruído induzido pelo fluxo inclui turbulência, cavitação e vibrações mecânicas, para além das pulsações de pressão. A posição rebaixada destes sifões pode ajudar a diminuir parte da agitação transportada pelo ar, mas as vibrações ainda podem ser enviadas através do alojamento do sifão e da canalização de libertação.

Para aliviar as pulsações de pressão e a agitação instigada pelo fluxo, os fabricantes utilizam diferentes procedimentos de planeamento. Isto incluirá a simplificação do plano de ponta do impulsor, a integração com dispositivos de vórtice e a utilização de planos de voluta irregular. Além disso, trabalhar o sifão perto do seu BEP e garantir o estabelecimento e manutenção legítimos pode essencialmente diminuir estes problemas.

Condições de escoamento multifásico

As bombas submersíveis de fluxo misto enfrentam frequentemente condições de fluxo multifásico, especialmente em aplicações como o tratamento de águas residuais, a criação de petróleo e gás e certos ciclos modernos. O escoamento multifásico alude à presença síncrona de pelo menos dois estágios (por exemplo, fluido, gás e sólidos) no líquido sifonado.

O desempenho das bombas submersíveis de fluxo misto pode ser significativamente afetado pela presença de gás no líquido bombeado. À medida que a parte do volume de gás se expande, a cabeça e a eficiência do sifão diminuem regularmente. Isto deve-se à compressibilidade do gás, que retém energia sem aumentar a melhoria geral da carga. Além disso, as bolsas de ar de gás podem acumular-se em zonas de baixa pressão dentro do sifão, provocando o bloqueio do gás e possível perda de escorva.

Para se adaptarem a líquidos carregados de gás, são planeados alguns sifões de fluxo submisturado com destaques exclusivos, por exemplo, estágios indutores, controladores de gás ou impulsores multifásicos. A capacidade da bomba para lidar com o gás arrastado e manter o funcionamento estável numa gama mais ampla de frações de volume de gás será melhorada por estas modificações.

Partículas fortes no líquido sifonado apresentam mais um teste para sifões de fluxo misto submarino. Os componentes da bomba, especialmente o impulsor e os anéis de desgaste, podem sofrer um maior desgaste como resultado de partículas abrasivas. Para resolver isto, os produtores podem envolver materiais solidificados ou revestimentos excecionais para peças básicas. Além disso, o design hidráulico da bomba poderia ser melhorado para reduzir a quantidade de áreas de baixa velocidade onde os sólidos se podem acumular.

Características transitórias

As circunstâncias transitórias nas estruturas de sifão podem afetar fundamentalmente a exposição e a qualidade inabalável dos sifões submarinos de fluxo misto. Estas circunstâncias incluem ocasiões, por exemplo, encerramentos rápidos de válvulas, decepções de energia e mudanças inesperadas nos interesses da estrutura.

O golpe de ariete é uma onda de pressão que pode viajar através do sistema quando uma válvula fecha rapidamente. Esta inundação de tensão pode sujeitar o sifão e o funil relacionado a fortes pressões mecânicas. Quando comparadas com as bombas montadas à superfície, as bombas de fluxo misto submersíveis podem ser menos suscetíveis aos efeitos imediatos do golpe de ariete. Contudo, a gestão inadequada da onda de pressão refletida pode ainda resultar em danos.

As deceções de energia apresentam mais uma condição transitória de teste para sifões de fluxo submisturado. A bomba começa a abrandar quando a energia cai repentinamente e o tubo de descarga flui no sentido oposto. Isto pode levar à rotação oposta do sifão, podendo causar danos na direção e nas vedações, caso não estejam instaladas as proteções adequadas. Para aliviar esta aposta, observe realmente as válvulas ou válvulas de retenção que são normalmente introduzidas na linha de libertação.

O desempenho das bombas submersíveis de caudal misto também pode ser afetado por alterações repentinas na procura do sistema, como quando as bombas paralelas arrancam ou deixam de funcionar. A bomba pode funcionar em áreas desfavoráveis como resultado destas ocorrências, o que pode resultar em alterações rápidas de pressão e caudal. Os acionamentos de velocidade variável podem ajudar a lidar com estes avanços ainda mais facilmente, permitindo que o sifão altere a sua velocidade para corresponder às mudanças nas condições da estrutura.

Fabricantes de bombas submersíveis de caudal misto

Ao escolher uma bomba submersível de fluxo misto para a sua aplicação, é essencial optar por um fabricante fiável que garanta produtos de alta qualidade que possam funcionar de forma fiável numa variedade de condições de funcionamento. Um conhecido fabricante de bombas, a Tianjin Kairun realiza verificações de qualidade rigorosas para garantir que cada bomba cumpre requisitos rigorosos e está livre de falhas. A sua obrigação de controlo de qualidade garante a fiabilidade e produtividade dos seus sifões em muitas circunstâncias de trabalho.

Assumindo que procura um sifão de fluxo misto submarino e procura um produtor que se concentre na execução e na qualidade, a Tianjin Kairun convida os seus pedidos. Para obter informações adicionais sobre os seus artigos e como funcionam em diversas circunstâncias de trabalho, pode contactá-los através do mailto:catherine@kairunpump.com.

Referências:

1. Gülich, J. F. (2014). Centrifugal Pumps (3rd ed.). Springer.

2. Karassik, I. J., Messina, J. P., Cooper, P., & Heald, C. C. (2008). Pump Handbook (4th ed.). McGraw-Hill Education.

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