Em sistemas de transporte de polpa, a altura manométrica da bomba é um dos parâmetros-chave utilizados para determinar a bomba de polpa adequada.

Muitas pessoas simplesmente entendem a altura manométrica de uma bomba como "a altura que uma bomba consegue elevar a lama", mas a situação real é mais complexa. A altura manométrica representa a energia ganha por unidade de peso de líquido ao passar pela bomba. Em um sistema de transporte real, a altura manométrica que a bomba precisa fornecer está relacionada aos níveis de líquido, às perdas na tubulação, às condições de pressão e às condições de operação do sistema.

É importante notar também que os fabricantes de bombas para polpa geralmente fornecem curvas de desempenho baseadas no desempenho com água limpa . No entanto, o fluido real transportado é normalmente uma polpa contendo partículas sólidas. Portanto, uma curva de desempenho com água limpa não pode ser considerada diretamente como o desempenho final da bomba sob as condições reais de operação com polpa.

Este artigo explica o conceito básico de altura manométrica de uma bomba de polpa, o cálculo da altura manométrica, como interpretar as curvas de desempenho em água limpa e os principais fatores que devem ser considerados na seleção de uma bomba de polpa para uso real com polpa.

1. O que é altura manométrica de uma bomba de lama?

A altura manométrica da bomba é a energia ganha por unidade de peso de líquido ao passar pela bomba, e é normalmente expressa em metros de coluna de líquido (m).

Com base na altura manométrica total na entrada e na saída da bomba, a altura manométrica da bomba pode ser expressa como:

H = H₂ − H₁

Onde:

• H — Altura manométrica da bomba (m)

• H₂ — Altura manométrica total na saída da bomba (m)

• H₁ — Altura manométrica total na entrada da bomba (m)

Portanto, a altura manométrica da bomba não é simplesmente igual à altura de elevação vertical.

Em um sistema real de transporte de polpa, a energia que a bomba precisa fornecer também está relacionada às perdas de carga por atrito, às perdas de carga locais e à perda de carga por velocidade de saída nas tubulações de entrada e saída.

2. Como são determinadas as alturas manométricas totais de entrada e saída?

De acordo com os dados técnicos da bomba de polpa, a altura manométrica total de entrada pode ser determinada a partir das condições da tubulação de entrada, incluindo os seguintes fatores:

• Perda de carga por atrito na tubulação de entrada (m)

• Perda de carga local total na tubulação de entrada (m)

• altura do nível do líquido na entrada

Para uma bomba horizontal , a altura do nível do líquido na entrada é medida a partir do centro do eixo da bomba até o nível do líquido na sucção. Se o nível do líquido estiver abaixo do centro do eixo da bomba, o valor é negativo.

Para uma bomba vertical , o ponto de referência é a extremidade externa da borda de entrada da pá do rotor. Se o nível do líquido estiver abaixo da borda de entrada do rotor, o valor será negativo.

Da mesma forma, a altura manométrica total na saída é determinada por:

• Perda de carga por atrito na tubulação de saída (m)

• Perda de carga local total na tubulação de saída (m)

• Perda de carga de velocidade na saída

• altura do nível do líquido na saída

Para uma bomba horizontal , a altura do nível do líquido na saída é medida a partir do eixo central do eixo da bomba até o nível do líquido na descarga.

Para uma bomba vertical , a distância é medida da extremidade externa da borda de entrada da pá do impulsor até o nível do líquido de descarga.

Do ponto de vista da engenharia, isso significa que o cálculo da altura manométrica da bomba não pode ser baseado apenas na diferença de elevação . Todas as condições hidráulicas na entrada e na saída da bomba devem ser consideradas.

3. Qual a diferença entre altura manométrica e pressão da bomba?

Altura manométrica e pressão não são o mesmo parâmetro.

A altura manométrica da bomba é normalmente expressa em metros de coluna de líquido, enquanto a pressão é comumente expressa em Pa, kPa, bar ou outras unidades de pressão.

A relação entre a diferença de pressão e a altura manométrica da bomba pode ser expressa como:

ΔP = ρgH

Onde:

• ΔP — Diferença de pressão

• ρ — Densidade do meio transportado

• g — Aceleração gravitacional

• H — Cabeçote da bomba

Portanto, na mesma altura de bombeamento, fluidos com densidades diferentes produzirão diferenças de pressão diferentes.

Isso é particularmente importante para bombas de lama, pois a densidade da lama é geralmente maior do que a da água limpa.

No entanto, é importante entender que:

Um aumento na densidade específica da lama não significa que a altura manométrica da bomba aumentará proporcionalmente.

A densidade específica da pasta afeta principalmente os requisitos de pressão e potência, enquanto o desempenho real da pasta também é afetado pela concentração de sólidos, tamanho das partículas, viscosidade e características das partículas.

4. O que é a Altura Dinâmica Total (TDH)?

A altura manométrica da bomba é a altura efetivamente fornecida pela bomba sob uma condição operacional específica, enquanto a Altura Manométrica Dinâmica Total (AMDT) é a altura total exigida pelo sistema de transporte a uma vazão específica.

Em resumo:

• TDH Indica a quantidade de pressão necessária para o sistema.

• A altura manométrica da bomba indica quanta altura a bomba pode fornecer.

Durante a seleção da bomba para polpa, a bomba deve ser capaz de atender à altura manométrica total (TDH) exigida na vazão desejada .

5. Qual é a diferença entre o desempenho com água limpa e o desempenho real com lama?

As curvas de desempenho em água limpa e o desempenho real da lama podem diferir.

Água limpa é comumente usada para testes e verificação de desempenho de bombas. Portanto, as curvas de desempenho do CNSME® são geralmente baseadas no desempenho em água limpa .

Quando expressa em altura manométrica, a altura manométrica da bomba representa principalmente a energia por unidade de peso fornecida pela bomba. Sob o mesmo tipo de bomba, velocidade e condições de vazão, uma mudança na densidade do fluido não causa uma mudança proporcional na altura manométrica da bomba.

No entanto, quando o meio transportado muda de água limpa para uma pasta contendo partículas sólidas, fatores como concentração da pasta, tamanho das partículas, viscosidade, forma das partículas e características de sedimentação podem afetar o desempenho operacional real da bomba.

Em geral, ao bombear polpas de alta concentração ou com partículas grossas, a altura manométrica e a eficiência reais da bomba podem ser menores do que o desempenho com água limpa. A abrasividade da polpa, por sua vez, afeta principalmente o desgaste e a vida útil dos componentes da extremidade úmida.

Portanto, a curva de desempenho em água limpa é uma base importante para a seleção de bombas para polpa, mas não deve ser considerada diretamente como o desempenho final da bomba em condições reais de operação com polpa.

Por exemplo, a curva de desempenho da bomba de polpa CNSME 4/3 AH está marcada:

PERFORMANCE FOR CLEAR WATER

Isso significa que a curva representa o desempenho básico da bomba em condições de água limpa, incluindo:

• Taxa de fluxo

• Cabeça

• Velocidade (RPM)

• Eficiência

• NPSHr

No entanto, o meio operacional real geralmente é lama mineral, rejeitos ou outra lama contendo partículas sólidas.

As seguintes características da pasta podem afetar o desempenho real da bomba:

• Gravidade específica da pasta (Sm)

• Concentração de Sólidos

• Tamanho das partículas sólidas

• Viscosidade

• Forma e características das partículas

• Características de assentamento

Em comparação com água limpa, o bombeamento de lama concentrada com partículas grossas pode resultar em uma redução significativa na altura manométrica e na eficiência da bomba.

Para algumas suspensões de partículas finas, a eficiência da bomba pode aumentar sob condições específicas.

Portanto:

A curva de desempenho em água limpa é uma base importante para a seleção de bombas de polpa, mas não pode ser considerada diretamente como o desempenho final em condições reais de operação com polpa.

A seleção adequada da bomba deve levar em consideração o desempenho da polpa, levando em conta as propriedades específicas da polpa e as condições de operação.

6. Como ler a curva de desempenho de uma bomba de polpa 4/3 AH

A curva de desempenho da bomba de polpa CNSME 4/3 AH é usada aqui como exemplo.

A curva ajuda os usuários a entender as relações básicas de desempenho de uma bomba de polpa.

Taxa de fluxo

O eixo horizontal representa a taxa de fluxo, normalmente expressa em m³/h .

Indica a capacidade de bombeamento da bomba nas respectivas condições de operação.

Cabeça

O eixo vertical representa a altura manométrica da bomba, expressa em metros .

Na mesma velocidade, a vazão e a altura manométrica da bomba normalmente têm uma relação correspondente. À medida que a vazão de operação muda, a altura manométrica que a bomba pode fornecer também muda.

Portanto, você não deve considerar apenas a altura manométrica máxima de uma bomba. Em vez disso, deve determinar quanta altura manométrica a bomba pode fornecer na vazão necessária.

RPM

A curva de desempenho contém dados sobre o desempenho da bomba em diferentes velocidades de rotação.

Após determinar a vazão desejada e a altura manométrica necessária, a velocidade operacional adequada pode ser identificada na curva de desempenho para corresponder ao ponto de operação requerido.

Eficiência

As áreas de eficiência na curva indicam a eficiência da bomba sob diferentes condições de operação.

Durante a seleção, a bomba deve operar dentro de uma faixa de operação razoável. Eficiência, desgaste, NPSH e possíveis alterações no sistema devem ser considerados, em vez de simplesmente buscar o ponto de maior eficiência.

NPSHr

A curva de desempenho 4/3 AH contém marcações como:

3 m, 4 m, 6 m, 8 m, 10 m

Esses valores correspondem aos dados de NPSHr (Net Positive Suction Head Required - Altura de Sucção Positiva Líquida Requerida) .

Durante a seleção da bomba, o NPSHr da bomba deve ser comparado com o NPSHa disponível no sistema, com uma margem de segurança adequada para reduzir o risco de cavitação.

NPSHa representa a altura de sucção positiva líquida efetiva disponível no sistema, enquanto NPSHr representa a altura de sucção positiva líquida requerida pela bomba sob uma condição operacional específica.

Desempenho em Águas Limpas

Um último ponto é particularmente importante:

A curva de desempenho 4/3 AH é uma curva de desempenho em águas claras.

Se a aplicação real envolver lama mineral de alta concentração, lama de partículas grossas ou outras condições especiais de lama, o desempenho com água limpa mostrado na curva não deve ser considerado diretamente como o desempenho operacional real.

7. O que é o ponto de operação da bomba?

O ponto de operação da bomba é normalmente determinado por:

Vazão + Altura Manométrica

Por exemplo, um sistema de transporte de lama pode exigir:

• Uma taxa de fluxo alvo especificada

• Uma altura manométrica correspondente no sistema, para essa vazão.

Essa combinação de vazão e altura manométrica representa um ponto de aplicação importante na seleção da bomba.

Em um sistema real, o desempenho da bomba deve corresponder aos requisitos do sistema.

Portanto:

A altura manométrica máxima de uma bomba não é a mesma que sua altura manométrica operacional real.

Uma bomba pode ser capaz de atingir uma altura manométrica máxima relativamente alta, mas pode não ser capaz de fornecer a mesma altura manométrica na vazão desejada.

Por isso, a seleção de uma bomba para polpa deve levar em consideração tanto a vazão quanto a altura manométrica .

8. Como selecionar uma bomba de polpa com base na vazão e na altura manométrica.

A seleção da bomba de polpa geralmente pode seguir os passos abaixo.

① Determine a vazão necessária

Primeiro, determine a capacidade de transporte necessária do sistema:

Q = Vazão necessária

② Calcule a altura manométrica necessária do sistema

Calcule a altura manométrica necessária do sistema de acordo com as condições de entrada, as condições de saída e o sistema de tubulação.

Os principais fatores incluem:

• altura do nível do líquido

• Comprimento do oleoduto

• Diâmetro do tubo

• Perdas por atrito

• perdas locais

• Condições de pressão

③ Determine o ponto de serviço

Definir:

Vazão + Altura Manométrica Necessária

como o principal ponto de atuação para a seleção da bomba.

④ Realizar a correspondência preliminar usando a curva de desempenho

Utilize a curva de desempenho do fabricante para determinar o tipo de bomba e a velocidade de operação capazes de atender à demanda pretendida.

⑤ Avaliar o desempenho real da pasta

A curva de desempenho em águas claras só pode ser usada como base preliminar para a seleção.

A seleção adequada também deve levar em consideração parâmetros operacionais como:

• Gravidade específica da pasta (Sm)

• Concentração de sólidos

• Tamanho máximo da partícula

• Viscosidade

• Características das partículas

• Características de assentamento

Esses parâmetros são usados ​​para avaliar o desempenho da bomba em condições reais de lama.

⑥ Confirme a configuração mecânica

Após determinar a vazão, a altura manométrica e as condições da polpa, a configuração mecânica da bomba também deve ser confirmada, incluindo:

• Impulsor

• Componentes da extremidade úmida

• Estrutura/suporte da bomba

• Conjunto de rolamentos

• Haste

• Arranjo de condução

• Potência do motor

Para bombas horizontais de polpa, o suporte da bomba e o conjunto de rolamentos devem ser compatíveis com a capacidade de carga mecânica, o diâmetro do eixo, a configuração de acionamento e as condições de operação.

Portanto, o suporte da bomba também faz parte da seleção final da bomba , e não é algo que possa ser determinado apenas pelas dimensões de entrada e saída da bomba.

9. Por que a seleção da bomba de polpa não pode ser baseada apenas na altura manométrica?

"Escolher uma bomba cuja altura manométrica máxima atinja o número de metros necessário" é uma abordagem comum, mas esse método não garante que a bomba atenderá às condições reais de operação.

O desempenho de uma bomba de polpa está intimamente relacionado à vazão, altura manométrica, velocidade, propriedades da polpa e à configuração mecânica da bomba.

Para as mesmas necessidades de vazão e altura manométrica, diferentes concentrações de polpa, tamanhos de partículas e características abrasivas podem exigir tipos de bombas, velocidades de operação, rotores e componentes da extremidade úmida completamente diferentes.

Portanto, a seleção da bomba de polpa deve levar em consideração:

Vazão + Altura manométrica + Propriedades da polpa + Desempenho da bomba + Configuração mecânica

em vez de selecionar uma bomba simplesmente de acordo com sua altura manométrica máxima .

10. Quais dados devem ser fornecidos para a seleção da bomba de polpa?

Caso precise que um fabricante de bombas para polpa realize a seleção da bomba, recomenda-se fornecer os seguintes dados operacionais básicos:

Quanto mais completos forem os dados operacionais, mais fácil será para o fabricante determinar o tipo de bomba, a velocidade de operação, os componentes da parte hidráulica, o suporte da bomba e a configuração do motor adequados.