Como selecionar os diâmetros dos tubos de entrada e saída para bombas de polpa

A seleção dos diâmetros dos tubos de entrada e saída para bombas de polpa deve seguir o princípio fundamental de que "o diâmetro do tubo de entrada não deve ser menor que o diâmetro de sucção da bomba, e o diâmetro do tubo de saída deve ser compatível com a vazão e a altura manométrica necessárias".
O dimensionamento da tubulação deve ser projetado em torno de três dimensões principais — características da polpa, parâmetros da bomba e layout da tubulação — com o objetivo final de alcançar uma operação anticavitação, anti-bloqueio e de baixo consumo de energia , garantindo assim um transporte estável e eficiente da polpa.

I. Princípios básicos da seleção do diâmetro da tubulação

A configuração do diâmetro da tubulação deve ser baseada tanto na segurança do equipamento quanto na eficiência do sistema. As duas regras fundamentais a seguir são essenciais para evitar a maioria dos riscos operacionais.

1. Tubo de entrada: Quanto maior, melhor

O diâmetro interno do tubo de entrada não deve ser menor que o diâmetro de sucção da bomba de polpa , sendo recomendável, sempre que possível, selecionar um tubo com diâmetro um pouco maior que o da entrada da bomba.
Por exemplo, se o diâmetro da entrada da bomba for de 100 mm (aproximadamente 4 polegadas), deve-se usar um tubo de entrada de 125 mm (aproximadamente 5 polegadas). O uso de tubos de 80 mm (aproximadamente 3 polegadas) ou menores é estritamente proibido.

Este projeto reduz a velocidade da polpa no lado da sucção, permitindo que o fluido entre na bomba suavemente. Isso ajuda a evitar quedas de pressão excessivas na entrada, que poderiam levar à cavitação e danificar componentes críticos da bomba.

2. Tubo de saída: a compatibilidade adequada é fundamental.

O diâmetro do tubo de saída pode ser igual ou ligeiramente menor que o diâmetro de descarga da bomba , mas a diferença de tamanho não deve exceder uma medida nominal.
Por exemplo, quando o diâmetro de descarga da bomba for de 100 mm, tanto um tubo de saída de 100 mm quanto um de 80 mm são aceitáveis, enquanto a conexão direta a um tubo de 50 mm ou menor não é recomendada.

Um tubo de saída superdimensionado pode resultar em consumo desnecessário de energia, enquanto um tubo subdimensionado aumenta significativamente a resistência da tubulação, levando a um fluxo deficiente de polpa ou mesmo ao bloqueio. Portanto, é necessário encontrar um equilíbrio ideal entre a eficiência do transporte e o custo energético .

II. Principais fatores que afetam a seleção do diâmetro da tubulação

O dimensionamento do diâmetro da tubulação deve ser ajustado dinamicamente de acordo com as condições reais de operação. O tamanho adequado da tubulação é determinado por meio de uma avaliação abrangente das propriedades da polpa, dos parâmetros da bomba e da configuração da tubulação.

1. Características da pasta

As propriedades da pasta são a base principal para a seleção do diâmetro da tubulação, pois influenciam diretamente a resistência ao desgaste e os requisitos anti-entupimento.

• Concentração de Sólidos
  Quando a lama apresenta uma alta concentração de sólidos (por exemplo, lama de areia de quartzo com teor de sólidos superior a 60%), deve-se utilizar um diâmetro de tubo maior — normalmente um tamanho maior do que a seleção padrão — para reduzir a velocidade do fluxo e evitar a sedimentação de partículas e o bloqueio.

• Tamanho da partícula
  Para lamas grossas contendo partículas maiores que 1 mm, o diâmetro do tubo de entrada deve ser aumentado para evitar o entupimento por partículas no lado de sucção.
  Para lamas finas com partículas de tamanho inferior a 0,1 mm, pode-se aplicar o dimensionamento padrão de tubos; no entanto, diâmetros excessivamente pequenos devem ser evitados para prevenir o acúmulo e a sedimentação.

• Viscosidade da pasta
  Se a lama contiver argila ou outros componentes viscosos, a resistência ao fluxo aumenta significativamente. Nesses casos, o diâmetro do tubo deve ser aumentado (um tamanho maior que o valor calculado) para reduzir a adesão e o acúmulo ao longo da parede do tubo, garantindo um transporte suave.

2. Parâmetros da Bomba de Polpa

Os principais parâmetros de projeto da bomba servem de base para a seleção do diâmetro da tubulação e devem ser adequadamente compatíveis para garantir o desempenho do sistema.

• Taxa de fluxo
  Vazões de projeto mais elevadas exigem diâmetros de tubulação maiores. Por exemplo, uma bomba com vazão nominal de 100 m³/h requer uma tubulação de diâmetro maior do que uma com vazão nominal de 50 m³/h para acomodar o aumento do volume de lama.

• Cabeça
  Quando a distância de transporte ultrapassar 100 metros ou a elevação vertical ultrapassar 20 metros, o diâmetro do tubo de saída deve ser aumentado para reduzir o atrito e as perdas localizadas, evitando uma altura manométrica insuficiente no ponto de descarga.

• Dimensões dos bicos de entrada e saída
  Os diâmetros de sucção e descarga da bomba representam os limites mínimos para a seleção da tubulação. O tubo de entrada não deve ser menor que o diâmetro de sucção da bomba, e a diferença no diâmetro do tubo de saída não deve exceder um diâmetro nominal para garantir a compatibilidade adequada entre a bomba e o sistema de tubulação.

3. Layout da tubulação

O ambiente de instalação e o layout da tubulação afetam a resistência ao fluxo e devem ser considerados na seleção dos diâmetros dos tubos.

• Comprimento do oleoduto
  Quando o comprimento total da tubulação ultrapassar 50 metros, o diâmetro do tubo de saída deve ser aumentado em uma medida (por exemplo, de 100 mm para 125 mm) para compensar as perdas por atrito ao longo da tubulação.

• Número de conexões
  Se a tubulação incluir mais de três conexões, como cotovelos, válvulas ou válvulas de retenção, o diâmetro do tubo de saída deve ser aumentado para reduzir o efeito cumulativo da resistência local.

• Direção do fluxo
  Para sistemas dominados pelo transporte vertical (por exemplo, elevação vertical superior a 10 metros), recomenda-se um diâmetro maior do tubo de saída para evitar a sedimentação da lama em seções verticais.
  Para sistemas de transporte predominantemente horizontais, pode-se aplicar dimensionamento padrão, desde que a velocidade da polpa permaneça dentro de uma faixa razoável.

• Altura de instalação da sucção
  Se a tubulação de entrada incluir uma seção vertical ascendente (como no bombeamento de lama de um tanque subterrâneo), o diâmetro do tubo de entrada deve ser aumentado para reduzir a velocidade do fluxo e evitar baixa pressão de entrada, prevenindo assim a cavitação.

III. Métodos para Verificar a Seleção do Diâmetro da Tubulação

Após a instalação, a adequação dos diâmetros dos tubos pode ser avaliada por meio de observações operacionais, sem cálculos complexos, permitindo ajustes práticos.

• Verificação do tubo de entrada
  Se ocorrerem ruídos anormais, vibrações ou fluxo instável durante a operação da bomba, é provável que o tubo de entrada esteja subdimensionado, resultando em desempenho de sucção deficiente. Deve-se adotar um tubo de entrada com diâmetro maior.

• Verificação do tubo de saída
  Se a vazão de descarga for insuficiente, a pressão de saída for baixa ou se observar vibração severa na tubulação, é provável que o tubo de saída esteja subdimensionado e deva ser alargado.
  Se o fluxo e a pressão estiverem normais, mas o consumo de energia do motor for visivelmente alto, o tubo de saída pode estar superdimensionado e deve ser reduzido adequadamente.