Acoplamentos magnéticos, margem NPSH e velocidade de fuga reversa
P. Quais são os efeitos do aumento da temperatura nos acoplamentos magnéticos em um bomba sem vedação?
UMA. As correntes parasitas no invólucro de contenção são uma fonte de calor em uma bomba sem vedação. O calor também é gerado pela fricção do líquido à medida que o ímã interno se move através do líquido dentro do invólucro de contenção.
Os acoplamentos magnéticos sofrem alguma perda de capacidade de torque com o aumento da temperatura. Além disso, cada material de ímã permanente possui um ponto Curie exclusivo, que é a temperatura na qual o material perde todo o magnetismo. Abaixo do ponto de Curie, duas faixas são chamadas de temperatura reversível e temperatura irreversível.
Perdas reversíveis ocorrem naturalmente na faixa de temperatura nominal normal do acoplamento. O acoplamento retornará à força total quando esfriar até a temperatura ambiente. Entre a temperatura nominal do acoplamento e o ponto de Curie está uma faixa na qual os ímãs perdem uma porcentagem de sua força permanentemente em função do tempo e da temperatura. Os usuários finais devem consultar o fabricante para obter informações específicas sobre torque de acoplamento versus temperatura antes de dimensionar o acoplamento magnético para uma determinada aplicação. Os limites de temperatura úteis geralmente reconhecidos variam com o tipo e grau do ímã.
Para obter mais informações sobre os efeitos da temperatura do acoplamento magnético, consulte ANSI/HI 4.1-4.6 Bombas rotativas acionadas magneticamente e sem vedação para nomenclatura, definições, aplicação, operação e teste.
P. Quais informações estão disponíveis para determinar a margem de altura de sucção positiva líquida (NPSH) apropriada para minha bomba rotodinâmica?
UMA. A determinação de uma margem NPSH adequada considera fatores que afetam o desempenho e a vida útil da bomba. Uma margem NPSH inadequada pode afetar a cabeça da bomba, ruído e vibração. A vida útil da bomba pode ser reduzida devido à erosão do material e danos aos rolamentos ou vedações.
As taxas de margem recomendadas podem variar de acordo com o tipo de bomba e aplicação, com valores mais altos se aplicando a bombas com velocidades de operação mais altas e/ou operação contínua fora da faixa de operação preferida da bomba.
Uma margem NPSH maior não é prejudicial à bomba, mas pode não ser desejável. Especificar uma margem mais alta pode resultar em uma seleção de bomba não ideal que adicionará custos ao equipamento de bombeamento (bombas maiores/mais lentas ou bombas com indutores), eficiência reduzida ou faixa de operação reduzida porque uma bomba de velocidade específica de sucção mais alta foi selecionada. A exigência de uma altura manométrica maior para aumentar a margem NPSH também pode aumentar o custo da estrutura da estação de bombeamento.
O uso recomendado da margem NPSH envolve um projeto de bomba conhecido com características NPSH3 fixas que resultam em um valor razoável e seguro de velocidade específica de sucção. Em tal situação, a margem NPSH é aplicada ao NPSH3 à taxa de fluxo de interesse para obter o valor mínimo da altura de sucção positiva líquida disponível (NPSHA). O uso de um valor mais alto de margem NPSH nessas circunstâncias geralmente resulta em condições mais conservadoras para a bomba. Se a margem de NPSH recomendada não puder ser obtida, a escolha de uma velocidade de operação mais baixa para a bomba para uma vazão fixa geralmente resultará em uma seleção conservadora.
Os usuários finais são alertados com relação à obtenção da margem NPSH especificando bombas com velocidades específicas de sucção mais altas que possuem valores NPSH3 mais baixos. Projetos de bomba de velocidade específica de sucção mais alta são mais propensos a apresentar ruído desagradável e uma faixa de operação mais estreita em comparação com projetos de bomba de velocidade específica de sucção mais baixa. Condições de sucção ruins podem resultar em separação de fluxo e fluxo distorcido na entrada do impulsor, o que pode afetar adversamente o NPSHA da bomba.
Para obter mais informações sobre a margem NPSH para bombas rotodinâmicas, consulte ANSI/HI 9.6.1 Bombas Rotodinâmicas - Diretriz para Margem NPSH.
P. Qual é a velocidade de descontrole reverso de uma bomba rotodinâmica?
UMA. Uma falha repentina de alimentação e válvula de retenção durante a operação da bomba contra uma cabeça estática resultará na rotação reversa da bomba. Se a bomba for acionada por um motor primário que oferece pouca resistência ao rodar para trás, a velocidade reversa pode se aproximar de seu máximo consistente com torque zero. Essa velocidade é chamada de velocidade de fuga reversa.
Se a altura manométrica, sob a qual tal operação pode ocorrer, for igual ou maior que a desenvolvida pela bomba em seu ponto de melhor eficiência durante a operação normal, então a velocidade de descontrole poderá exceder a correspondente à operação normal da bomba. Este excesso de velocidade pode impor altas tensões mecânicas nas partes rotativas da bomba e do motor principal.
Portanto, o conhecimento dessa velocidade é essencial para proteger o equipamento de possíveis danos.
Expressar a velocidade de descontrole como uma porcentagem da velocidade normal de operação é prático. A altura manométrica consistente com a velocidade de descontrole neste caso é considerada igual àquela desenvolvida pela bomba no ponto de melhor eficiência.
Condições transitórias, durante as quais a velocidade descontrolada pode ocorrer, geralmente resultam em variações consideráveis de carga devido ao aumento na linha de pressão.
Como a maioria das unidades de bomba tem relativamente pouca inércia, a oscilação pode causar flutuações rápidas de velocidade. A velocidade descontrolada pode, nesse caso, ser consistente com a queda mais alta resultante da oscilação.
Portanto, o conhecimento da característica de afluência da tubulação é essencial para determinar a velocidade de descontrole, e isso é particularmente importante no caso de linhas longas.
Para uma revisão mais detalhada, consulte ANSI/HI 2.4 Bombas Rotodinâmicas (Verticais) para Manuais Descrevendo a Instalação, Operação e Manutenção.
Figura A.7. Relação de velocidade de descontrole reverso versus velocidade específica (métrica)
Figura A.8. Relação de velocidade de descontrole reverso versus velocidade específica (unidades dos EUA)