Bombas de parafuso de espessura da parede iguais
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Bombas de parafuso equipadas com estator de espessura da parede igual, o mesmo tipo de especificações da bomba fluxo da bomba e a pressão é aumenta...
Veja detalhesA cotação de uma bomba geralmente chega com uma única folha de curva anexada e o e-mail de cobertura diz: "O ponto de operação fica bem na curva." Antes de o pedido de compra ser assinado, alguém do seu lado deve confirmar essa reivindicação. Saber ler a curva de desempenho de uma bomba é a diferença entre uma máquina que funciona silenciosamente por uma década e outra que cavita, superaquece ou queima um motor no primeiro mês de operação.
Aqui está a resposta curta primeiro. Uma curva de desempenho de bomba é um mapa bidimensional de um modelo de bomba funcionando a uma velocidade fixa em um líquido específico. Ele informa quanta altura manométrica a bomba produz em cada vazão, quanta potência do eixo ela absorve, qual eficiência ela atinge e quanta energia de sucção ela precisa antes do início da cavitação. Ler corretamente significa verificar quatro coisas ao mesmo tempo, ou seja, altura manométrica contra fluxo, potência contra fluxo, eficiência contra fluxo e NPSHr contra fluxo, e então comparar todos os quatro com o sistema que a bomba realmente servirá.
A segunda metade da resposta é igualmente importante. Uma curva por si só nunca confirma uma selecção, porque a bomba nunca funciona sozinha. Ele opera contra o atrito do tubo, elevação estática, válvulas, curvas, viscosidade e temperatura, e esses elementos formam sua própria curva. Somente onde as duas curvas se cruzam é que existe desempenho real.
O eixo horizontal de uma curva convencional é a vazão, expressa em metros cúbicos por hora, litros por minuto, litros por segundo ou galões por minuto. O eixo vertical é a cabeça, expressa em metros de coluna líquida, barra ou libras por polegada quadrada. A escolha da unidade não é cosmética. Uma barra de pressão corresponde a aproximadamente 10,2 metros de coluna de água, mas a apenas cerca de 8,1 metros de um solvente leve com gravidade específica de 0,8. Um comprador que lê “10 bar” em uma folha de dados e espera “10 metros” de desempenho acabará com uma bomba que ultrapassa ou fica aquém.
Cada curva é desenhada contra um conjunto fixo de condições. Essas condições incluem velocidade de rotação, geometria do rotor e do estator, viscosidade do líquido, temperatura do líquido, gravidade específica e teor de sólidos. Mude qualquer um deles e a curva se moverá. Esta é a fonte mais comum de desilusão na aquisição de bombas industriais, porque uma curva medida na água a 20 graus Celsius é rotineiramente apresentada como prova de uma tarefa que envolve lama a 60 graus Celsius com 8% de sólidos em suspensão.
Também vale a pena saber que as curvas são geradas a partir de testes de bancada, e não de um cálculo teórico, e que os padrões de teste permitem uma tolerância. Nas classes de aceitação amplamente utilizadas, um fabricante pode declarar uma altura manométrica que fique alguns por cento acima ou abaixo do valor medido. Essa tolerância é normal e legítima. O que não é legítimo é uma folha curva sem padrão declarado, sem viscosidade declarada e sem velocidade declarada. Peça essas três partes do contexto antes de comparar qualquer coisa.
As curvas também vêm em famílias. A folha de dados de uma bomba centrífuga geralmente traz um conjunto de curvas para diferentes ajustes do impulsor, além de um conjunto de linhas de velocidade. Uma folha de dados de bomba de cavidade progressiva é geralmente mais simples, geralmente uma única linha de fluxo contra pressão para uma velocidade, às vezes com duas ou três linhas de velocidade adicionais e uma linha de energia. Menos linhas não é sinal de um produto mais fraco. Reflete um princípio hidráulico fundamentalmente diferente, que será explicado mais adiante neste artigo.
A maioria das planilhas de curvas de bombas carregam quatro ou cinco traços separados na mesma grade. Lê-los individualmente é fácil. Lê-los juntos é onde reside a verdadeira habilidade de seleção, porque uma bomba que parece confortável na curva de altura manométrica pode estar muito deslocada na curva de potência ou na curva NPSHr na mesma vazão.
| Curva | Eixos | Pergunta que responde | Leitura errada comum |
|---|---|---|---|
| Cabeça contra o fluxo | Fluxo no eixo horizontal, cabeça no eixo vertical | Quanta elevação ou pressão a bomba fornece em um determinado fluxo | Tratar a altura manométrica como a pressão que a bomba gera, ignorando a pressão de entrada e a elevação estática |
| Eficiência contra fluxo | Fluxo no eixo horizontal, porcentagem no eixo vertical | Qual faixa de fluxo fornece o trabalho mais útil por quilowatt consumido | Ler um único número da folha de dados em vez de ler o valor no fluxo de serviço real |
| Potência do eixo contra fluxo | Fluxo no eixo horizontal, quilowatts no eixo vertical | Qual o tamanho que o driver e o acoplamento precisam ter | Dimensionar o motor apenas a partir do ponto nominal e, em seguida, operar a bomba com vazão mais alta |
| NPSHr contra fluxo | Fluxo no eixo horizontal, metros no eixo vertical | Quanta energia de sucção a bomba precisa para evitar a cavitação | Tratar o NPSHr como uma constante em vez de um valor que aumenta com o fluxo |
| Linhas de velocidade ou corte | Curvas paralelas ou aninhadas na mesma grade | Como todo o envelope de desempenho muda com a velocidade ou geometria | Assumir uma velocidade mais baixa simplesmente reduz o fluxo, deixando todo o resto inalterado |
Três deles merecem atenção extra durante a aquisição. A curva de potência é quem determina se o motor elétrico é adequado e é frequentemente o motivo pelo qual uma bomba aciona um disjuntor em alta vazão. A curva NPSHr é aquela que determina se a bomba se destrói por dentro. A curva de eficiência é aquela que determina a conta de luz e a taxa de desgaste, por isso deve ser avaliada ao longo da faixa operacional esperada e não apenas no ponto de projeto.
Se a função de bombeamento envolver um líquido viscoso, aplica-se uma camada de correção adicional. A viscosidade reduz o fluxo que uma bomba pode fornecer em uma determinada altura manométrica, reduz a eficiência e aumenta a potência necessária. Alguns fabricantes publicam fatores de correção, outros publicam uma família de curvas separada para maior viscosidade. Nenhuma das abordagens substitui o teste, especialmente em uma bomba de cavidade progressiva onde o próprio líquido lubrifica a interface do rotor e do estator.
O procedimento abaixo funciona tanto para bombas centrífugas quanto para bombas de deslocamento positivo, embora a ênfase mude dependendo da família. Siga a sequência em vez de pular primeiro para a curva principal, porque pular as etapas do contexto é o que produz erros caros.
O quinto passo é o que mais frequentemente altera a resposta. Um comprador especifica doze metros cúbicos por hora, o fornecedor seleciona uma bomba cuja curva cruza esse valor exatamente na pressão necessária e todos ficam satisfeitos. Seis meses depois, as válvulas estão estranguladas, os tubos estão dimensionados e a curva do sistema tornou-se mais acentuada. O ponto de funcionamento deslizou para a esquerda, o fluxo caiu e a recirculação está aquecendo a carcaça. Uma curva lida isoladamente nunca teria revelado isso.
A maioria das orientações publicadas sobre a leitura de curvas de bombas foram escritas para máquinas centrífugas e não se traduzem perfeitamente em bombas de cavidade progressiva. Vale a pena entender a diferença antes de aplicar um método de leitura centrífuga a uma folha de dados de deslocamento positivo.
Uma bomba centrífuga converte velocidade em pressão, de modo que sua altura manométrica cai continuamente à medida que o fluxo aumenta. Uma bomba de cavidade progressiva move um volume fixo por revolução através de uma cavidade selada entre o rotor e o estator, de modo que, em velocidade constante, o fluxo é quase independente da pressão. Em um gráfico de pressão contra fluxo, isso produz uma linha quase vertical, em vez de levemente inclinada. Em velocidade constante, a bomba fornece aproximadamente o mesmo volume, quer a pressão de descarga seja de dois bar ou de doze bar, com uma pequena quantidade de escorregamento interno fazendo com que a linha se incline ligeiramente.
Seguem-se três consequências práticas. Primeiro, o controle de fluxo em uma bomba de cavidade progressiva é normalmente obtido alterando a velocidade e não estrangulando uma válvula. Em segundo lugar, a pressão de trabalho é determinada principalmente pelo número de estágios e pela rigidez da geometria do estator, e não pela forma de uma curva de queda. Terceiro, o perfil de risco é invertido. Onde uma bomba centrífuga se destrói ao funcionar com fluxo muito baixo, é muito mais provável que uma bomba de cavidade progressiva seja danificada ao funcionar com pressão excessiva, o que gera calor na interface do rotor e do estator e degrada o elastômero.
Bombas de parafuso com espessura de parede igual Esta bomba de parafuso tem boa capacidade de escorvamento automático, com água como meio, sucção de até 3-5 metros; Transporte de partículas sólidas líquidas: pode transportar líquido contendo tão... Ver Produto → A construção do estator, portanto, tem um efeito direto sobre o quão plana a curva permanece em serviço. Um estator com espessura de parede igual distribui a borracha de maneira mais uniforme ao redor da cavidade, o que melhora a dissipação de calor e mantém o ajuste de compressão mais estável em longos percursos. Em termos de curva, isso significa que o fluxo entregue permanece mais próximo do valor teórico por mais tempo, e a pequena inclinação descendente causada pelo escorregamento se desenvolve mais lentamente.
Quando um fornecedor apresentar uma curva de cavidade progressiva, solicite o eixo de pressão em bar ao invés de metros de altura manométrica, solicite a linha de energia correspondente e pergunte com qual material do estator a curva foi gerada. Nitrila, EPDM e nitrila hidrogenada se comportam de maneira diferente sob a mesma pressão, e uma curva emitida para um composto não é automaticamente válida para outro.
A curva do sistema descreve o que sua rede de tubulação exige. Possui dois componentes. A componente estática é a elevação fixa entre a superfície de sucção e o ponto de descarga e não muda com o fluxo. O componente dinâmico é a perda por atrito através de tubos, conexões, válvulas, trocadores de calor e curvas, e aumenta aproximadamente com o quadrado da vazão. Dobrar o fluxo aproximadamente quadruplica a perda por atrito.
Trace a soma desses dois componentes nos mesmos eixos da curva da bomba e você obterá uma linha ascendente. Onde ela cruza a curva da cabeça da bomba, você tem o ponto de funcionamento. Esse cruzamento é o único ponto em que a bomba e o sistema concordam, e é o fluxo que realmente será entregue.
Várias mudanças rotineiras de campo movem esse ponto de cruzamento, e cada uma delas tem uma assinatura característica:
Bombas de cavidade progressiva tipo H A bomba de cavidade progressiva tipo H adota tecnologia de fabricação precisa e design estrutural avançado para garantir que possa manter uma estabilidade extremamente alta durante... Ver Produto → Depois de saber até onde o ponto de operação pode migrar, você poderá decidir se uma bomba de velocidade fixa é adequada ou se o controle de velocidade variável é justificado. A velocidade variável não é apenas uma medida de energia. É uma forma de manter o ponto de funcionamento dentro de uma faixa saudável quando a curva do sistema está instável, e muitas vezes é a forma mais barata de proteger um estator de repetidos eventos de sobrepressão.
A eficiência é o número mais frequentemente ignorado durante a seleção da bomba e o número mais frequentemente responsabilizado após o comissionamento. Em quase todas as curvas da bomba, a linha de eficiência aumenta, atinge o pico e depois diminui à medida que o fluxo continua a aumentar. O pico é o ponto de melhor eficiência e cada bomba fica mais feliz trabalhando dentro de uma faixa ao seu redor.
Uma bomba de cavidade progressiva transfere fluido por meio de um rotor giratório dentro de um estator estacionário, e uma parte substancial das perdas vem do atrito entre essas duas superfícies. Esse atrito aumenta com a velocidade e com o diferencial de pressão, razão pela qual a eficiência em uma bomba de cavidade progressiva é geralmente menor do que em uma bomba centrífuga de água limpa de tamanho comparável, e por que o formato da faixa eficiente é mais importante do que o número absoluto impresso na folha.
Faixa de eficiência esquemática de uma bomba de parafuso único de velocidade fixa
Valores apenas ilustrativos. Os valores reais dependem do modelo, velocidade, composto do estator e líquido.
O gráfico acima é uma ilustração esquemática e não uma garantia para qualquer modelo individual, mas o formato que mostra é típico de uma bomba de parafuso único de velocidade fixa. A cinquenta por cento do fluxo nominal, a bomba realiza muito pouco trabalho útil e apenas cerca de trinta e oito por cento da energia do eixo se transforma em energia hidráulica. A maior parte do restante é perdida na forma de calor dentro do estator, que também é o mecanismo que reduz a vida útil do estator. À medida que o fluxo aumenta em direção ao ponto nominal, a geometria do rotor e do estator começa a trabalhar a favor da bomba e a eficiência aumenta acentuadamente. O pico neste exemplo fica próximo ao fluxo nominal, em aproximadamente sessenta e oito por cento.
Operar à direita do pico é mais seguro do que operar à esquerda, mas ainda acarreta o custo do superdimensionamento. A cento e vinte e cinco por cento do fluxo nominal, a eficiência na ilustração caiu para cerca de cinquenta e dois por cento, e os quilowatts extras estão sendo convertidos em calor e ruído, em vez de fornecimento útil. A lição prática é que uma bomba cujo ponto de funcionamento fica bem fora de uma faixa de fluxo razoavelmente estreita sofrerá desgaste em uma região para a qual nunca foi projetada. Em uma bomba de cavidade progressiva, afastar-se do ponto de melhor eficiência também acelera o desgaste da borracha do estator, porque o escorregamento interno aumenta e a pressão de contato entre o rotor e o estator aumenta proporcionalmente.
Observe também a direção da curva de potência. A potência do eixo geralmente aumenta com a vazão, o que significa que o motor elétrico deve ser selecionado a partir da vazão mais alta que a bomba jamais verá, e não do ponto de funcionamento nominal. É por isso que uma planilha curva sempre mostra tanto a linha de eficiência quanto a linha de potência. A leitura de apenas um deles permite ao usuário emparelhar um motor subdimensionado com uma bomba adequada. Também explica por que a eficiência nunca deve ser citada como um valor único. A eficiência é uma relação que depende da viscosidade, da velocidade e do diferencial de pressão, e cada vez que essas condições mudam, toda a banda muda.
A altura de sucção líquida positiva é a parte da leitura da curva que protege a bomba contra destruição interna. NPSHr é a energia de sucção que a própria bomba requer e aumenta à medida que o fluxo aumenta. NPSHa é a energia de sucção que sua instalação realmente fornece e diminui à medida que o fluxo aumenta porque as perdas por atrito na linha de sucção aumentam. A cavitação ocorre quando as duas linhas se cruzam.
O valor disponível depende da pressão absoluta na superfície do líquido, da altura do líquido acima ou abaixo da entrada da bomba, da perda por atrito na linha de sucção e da pressão de vapor do líquido na temperatura de bombeamento. Pressão de vapor é o termo que chama a atenção das pessoas, porque aumenta acentuadamente com a temperatura. Um líquido que proporciona uma margem confortável a vinte graus Celsius pode cavitar livremente a setenta graus Celsius na mesma instalação.
É necessária uma margem porque as curvas não são exatas e os processos oscilam. Uma regra de trabalho comum é manter o NPSHa pelo menos meio metro a um metro acima do NPSHr no fluxo de serviço, com uma margem maior para líquidos quentes, serviços de alta energia ou líquidos que transportam gás dissolvido. Onde a bomba manuseia lodo, polpa ou meio de alta viscosidade, a margem deve ser ainda maior, porque o comportamento de sucção de um fluido não newtoniano é difícil de prever a partir de uma curva baseada em água.
Vários sinais de alerta indicam que o lado de sucção está estirado demais. Isso inclui um ruído de chocalho ou cascalho da bomba, vibração que aparece apenas em determinados fluxos, uma leitura de altura manométrica que cai abaixo da curva e danos ao estator concentrados na extremidade de sucção. Qualquer um destes deve levar a uma verificação do NPSHa em relação à curva NPSHr, em vez de um ajuste da válvula de descarga.
A maioria das falhas relacionadas às curvas remonta a um pequeno número de erros repetidos. Verificá-los antes de fazer o pedido leva quinze minutos e economiza meses.
Vale a pena acrescentar um sexto erro, mais silencioso. Os compradores frequentemente comparam curvas de diferentes fornecedores sem verificar se ambas foram geradas na mesma velocidade e no mesmo padrão de aceitação. Uma curva medida em uma velocidade mais baixa pode parecer mais suave e conservadora, ao mesmo tempo que proporciona menos do que uma unidade de velocidade mais alta de um concorrente. Normalize as condições antes de comparar.
A leitura da curva teórica torna-se concreta quando está vinculada a um setor. Em cada um dos setores abaixo, um aspecto particular da curva tende a dominar a decisão de seleção.
Tratamento ambiental de água. As tarefas de lodo e águas residuais envolvem conteúdo variável de sólidos e mudanças freqüentes de fluxo. A faixa de eficiência e a curva de potência são mais importantes aqui, porque a bomba geralmente funciona milhares de horas por ano e a eletricidade domina o custo vitalício. Uma banda ampla e eficiente tolera as flutuações que uma banda estreita não consegue.
Processamento químico. Os meios variam de solventes finos a resinas viscosas, e a pressão de vapor muitas vezes se torna o fator limitante. A margem NPSH e a seleção do composto do estator orientam o projeto, e a curva deve ser corrigida para a gravidade específica antes que qualquer cálculo de potência seja confiável.
Papel e celulose. A consistência do estoque muda ao longo do processo, portanto a curva do sistema é genuinamente instável. Selecionar um único ponto de operação é arriscado. Em vez disso, observe o envelope operacional completo e considere o controle de velocidade.
Produção alimentar e farmacêutica. O manuseio cuidadoso e a facilidade de limpeza geralmente superam a eficiência hidráulica pura. As curvas são lidas com tolerâncias mais amplas e limites de cisalhamento mais baixos, e a velocidade da bomba é frequentemente mantida baixa deliberadamente para proteger o produto.
Petroquímica e energia. Altas pressões e altas temperaturas comprimem a margem NPSH disponível e geometrias de múltiplos estágios tornam-se comuns. Verifique a curva na temperatura real de bombeamento e não nas condições ambientais.
Em cada um destes setores o hábito útil é o mesmo. Comece pelas condições do processo, construa a curva do sistema e depois leia a curva da bomba na interseção. Trabalhar na direção oposta, de um modelo de bomba preferido em direção a uma justificativa, é como equipamentos inadequados acabam em serviço.
Uma curva descreve uma bomba em boas condições. Em serviço, o desempenho varia, e o desvio geralmente é visível na curva antes de se tornar visível nos números de produção. Os dois componentes que impulsionam esse desvio são o estator e o rotor.
O estator é um componente de elastômero e o elastômero envelhece. Ele endurece, incha ou desgasta e, à medida que o ajuste de compressão entre o rotor e o estator relaxa, o deslizamento interno aumenta. Em um gráfico de pressão contra fluxo, isso aparece como uma curva que se inclina ainda mais para a direita, significando menos fluxo na mesma pressão. Os operadores muitas vezes compensam aumentando a velocidade, o que aumenta a temperatura, o que acelera o envelhecimento. O loop fecha rapidamente assim que é iniciado.
O rotor desgasta-se mais lentamente, mas os sólidos abrasivos e o funcionamento a seco têm um impacto negativo. Um rotor desgastado altera a geometria da cavidade e reduz a eficiência volumétrica, além de colocar carga adicional no estator. Os eixos de extensão e os acoplamentos devem ser inspecionados no mesmo intervalo, pois um eixo torto aparecerá como uma assinatura de vibração que imita a cavitação.
Estator para bombas de cavidade progressiva Introduzimos equipamentos avançados e processos de fabricação do exterior, seguimos rigorosamente o sistema de qualidade ISO para produção, garantimos qualidade estável e temos nossos próprios... Ver Produto → Um plano de manutenção prático mantém as peças de reposição compatíveis com a curva original. Quando um estator é substituído, o rotor deve ser medido, pois emparelhar um estator novo com um rotor desgastado reproduz o problema original de uma forma diferente. Muitos operadores mantêm um registro simples de vazão, pressão e potência a uma velocidade fixa, traçado mensalmente em relação à curva original. Quando o ponto medido se afasta mais do que uma porcentagem definida da curva, é hora de inspecionar, em vez de continuar ajustando.
Comece com os eixos e suas unidades e, em seguida, confirme a velocidade, a viscosidade e a gravidade específica declaradas na nota de rodapé. Desenhe uma linha vertical a partir do fluxo necessário e leia os valores de altura manométrica, eficiência, potência e NPSHr nessa linha. Se a nota de rodapé não tiver alguma dessas condições, solicite uma folha corrigida antes de prosseguir.
Na esmagadora maioria das curvas publicadas, o fluxo corre ao longo do eixo horizontal e a altura manométrica corre ao longo do eixo vertical. Alguns gráficos gerados por software invertem a convenção, portanto, sempre verifique os rótulos em vez de presumir.
Leia a potência do eixo na vazão mais alta que a bomba pode atingir de forma realista, e não no ponto de funcionamento nominal, e então aplique um fator de serviço normalmente entre 1,15 e 1,25. Para líquidos viscosos ou de alta gravidade específica, corrija a potência antes de aplicar o fator.
Sim, embora muitas vezes seja apresentada de forma diferente de uma bomba centrífuga. Como o fluxo é quase independente da pressão, a curva NPSHr é comparativamente plana, mas ainda aumenta com a velocidade e deve ser comparada com a altura manométrica de sucção disponível no fluxo de serviço.
As causas comuns são uma curva do sistema diferente da suposição de projeto, um líquido cuja viscosidade ou gravidade específica difere do líquido de teste, desgaste interno no estator ou rotor ou uma velocidade diferente da velocidade indicada na folha. Meça todos os quatro antes de presumir que a bomba está com defeito.
É o fluxo no qual a bomba converte a maior parte da potência do eixo em energia hidráulica. Trabalhar dentro de uma faixa ao redor reduz o consumo de energia, a vibração e o desgaste. Trabalhar muito para a esquerda aumenta as temperaturas e a recirculação; trabalhar muito para a direita sobrecarrega o motor.
Não necessariamente. O valor relevante é a eficiência no seu ponto de funcionamento, sustentada em toda a gama de condições esperadas. Uma bomba com uma eficiência de pico ligeiramente inferior, mas com uma faixa de eficiência muito mais ampla, geralmente custa menos ao longo de uma década.
Apenas como um ponto de partida aproximado. A viscosidade reduz o fluxo fornecido, diminui a eficiência e aumenta a demanda de energia. Para produtos pesados, solicite curvas corrigidas ou teste de fábrica com líquido representativo.
Ler a curva de desempenho de uma bomba é, em última análise, uma disciplina de fazer as perguntas certas na ordem certa. Que líquido, a que temperatura, a que viscosidade. Qual elevação estática e qual perda por atrito. Que faixa de vazão o processo realmente exigirá durante um ano inteiro de operação. Somente depois que essas respostas são fixadas é que a curva se torna significativa e só então um fornecedor pode manter o desempenho prometido.
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Para compradores que adquirem equipamentos de cavidade progressiva, a mesma lógica se aplica ao fornecedor e à curva. Um fabricante que pode explicar as condições de teste por trás de uma curva, corrigi-la para o seu líquido e fornecer componentes correspondentes do estator e do rotor durante a vida útil da bomba está oferecendo mais do que um número de catálogo. Essa combinação de documentação e continuidade de peças sobressalentes é o que mantém um ponto de funcionamento estável durante anos, em vez de meses.