Best-efficiency point( BEP), o fluxo no qual uma bomba opera em sua eficiência mais alta ou ideal para um diâmetro específico do impulsor, é uma consideração fundamental ao avaliar o desempenho da bomba. Embora a maioria das bombas não opere consistentemente em seu BEP exato, uma bomba de tamanho adequado manterá um fluxo próximo ao Pico de eficiência (85-105% do BEP).

operar uma bomba “off-BEP” significa que o fluxo está muito acima ou abaixo do BEP por um período de tempo sustentado, resultando em uma série de consequências negativas. Este artigo descreve as consequências da operação de bombas longe de seu BEP por longos períodos, bem como as principais perguntas a serem feitas ao avaliar a operação da bomba off-BEP.

Figura 1. Mostrado aqui é um exemplo de um gráfico de teste NPSH usado para determinar NPSHR de uma bomba

Figura 1. Mostrado aqui é um exemplo de um gráfico de teste NPSH usado para determinar NPSHR de uma bomba

consequências da operação off-BEP

vibração e ruído. Ruído e vibração podem ocorrer quando uma bomba opera muito à direita do BEP, gerando correntes parasitas de alta velocidade que contribuem para o desequilíbrio de pressão e deflexão do eixo. A tensão resultante nos componentes internos da bomba pode levar a um mau desempenho da bomba, desgaste excessivo e aumento do risco de falha. O ponto ideal de ruído / vibração é de aproximadamente 90% do BEP.

cavitação. A cavitação ocorre quando as bolhas de vapor se formam e colapsam continuamente, criando pressão intensa (até 10.000 psi) e ondas de choque (Figura 2). Isso é causado quando a cabeça de sucção positiva líquida necessária (NPSHR) aumenta além do NPSH disponível (NPSHA), ou quando o NPSHA cai abaixo do NPSHR. Ao determinar a confiabilidade, se o NPSHA no sistema cair abaixo do NPSHR pela bomba, a bomba experimentará cavitação — erodindo o impulsor, vibrando os rolamentos e tripas e causando danos que podem ser bastante graves. O metal fatigado se rompe, criando superfícies sem caroço, que se tornam pontos de concentração para mais colapso da bolha. NPSHR é tipicamente baseado em padrões de teste estabelecidos pelo Instituto hidráulico (www.pumps.org); a definição é baseada em uma queda de cabeça total de 3% (Figura 1). Nessa proporção de 3%, uma bomba já está cavitando. É por isso que existem práticas comuns na indústria que exigem uma certa margem para garantir que uma bomba não esteja funcionando bem no NPSHA e, portanto, por definição, cavitando.

falha do rolamento e do selo. A falha do rolamento e do selo Responde por mais de 80% de todas as falhas prematuras da bomba centrífuga, e ocorre quando uma bomba experimenta cargas radiais e empurradas aumentadas durante a operação do fora-BEP. As bombas que têm um projeto da embalagem do único-volute experimentam normalmente um aumento rápido em cargas radiais e da pressão do impulsor enquanto o fluxo declina abaixo do fluxo do BEP. Os projetos da embalagem da duplo-voluta ajudam a equilibrar cargas radiais e são essenciais para a confiança quando uma bomba deve operar-se por um período de tempo substancial em fluxos consideravelmente abaixo de seu fluxo do BEP. Os projetos concêntricos alterados da voluta-embalagem são uma alternativa às únicas volutas-oferecendo cargas radiais reduzidas na operação do fora-BEP, mas desistindo um pouco da eficiência da bomba no processo. As cargas do impulsor que se desenvolvem durante a operação off-BEP podem levar à deflexão do eixo e falhas de vedação mecânica, ou sobrecarregar os rolamentos com temperaturas aumentadas.

Figura 2. A cavitação pode ser criada para fins de demonstração usando um venturi

Figura 2. A cavitação pode ser criada para fins de demonstração usando uma descarga venturi

e recirculação de sucção.

a recirculação de descarga e sucção ocorre quando o fluido não flui através da bomba como foi projetada, causando pequenas instabilidades de fluxo chamadas redemoinhos. O dano causado pelos redemoinhos espelha a cavitação e pode conduzir à falha catastrófica da bomba quando as porções da entrada do impulsor ou das aletas da descarga fatigam e falham quebrando fora.

aumento da temperatura.

o aumento da temperatura é um dos efeitos mais graves da operação off-BEP, porque em seu extremo, a vida humana pode ser perdida. Se uma bomba é permitida correr no shut-off por um período prolongado de tempo, bastante energia pode ser aplicada ao líquido para fazer com que a pressão na bomba Construa a um ponto onde seja maior do que a força de rendimento da embalagem, assim causando uma explosão. Tais explosões são conhecidas por lançar motores através de paredes de blocos de concreto. As chances de isso acontecer são remotas, mas reais.

questões-chave

  • as seguintes questões relacionadas à aplicação devem ser consideradas ao avaliar a operação da bomba off-BEP:
  • que tipo de dano pode ocorrer se uma bomba for executada abaixo do BEP?
  • que tipo de dano pode ocorrer se uma bomba for executada acima do BEP?
  • como a operação off-BEP afeta o selo mecânico de uma bomba?
  • por que a vibração aumenta na operação off-BEP?
  • quais são algumas maneiras pelas quais os fabricantes de bombas usam o design hidráulico para minimizar as cargas nos rolamentos e aumentar a vida útil do rolamento?
  • existem controles operacionais adequados para evitar um evento catastrófico?

em busca de eficiências de pico e maior confiabilidade (tempo médio mais longo entre falhas), os ajustes da bomba geralmente são feitos para alinhar seu BEP com o ponto de serviço dos sistemas de bombeamento. Considere testar uma bomba se você não tiver certeza sobre seu BEP para uma aplicação específica. ■

Nota do Editor: o conteúdo desta edição de “Facts at your Fingertips” foi contribuído por Rich Nardone, gerente global de produtos da ITT Goulds Pumps (Seneca Falls, NY; www.gouldspumps.com).