Como reduzir ou eliminar a entrada de ar

Eu não planejava escrever sobre o arrasto de ar novamente, mas recentes questões de campo me levaram a revisitar o assunto. Nos últimos meses, estive envolvido em quatro casos de desempenho de bomba mal compreendido, onde a entrada de ar foi determinada como a principal culpada.

A entrada de ar pode parecer e ser confundida com cavitação em uma bomba em funcionamento. A diferença é que a cavitação é a formação e subsequente colapso de bolhas de vapor, enquanto o arrasto de ar consiste simplesmente em bolhas de ar que estavam na corrente do processo antes da bomba e permanecerão lá depois da bomba. As bolhas podem mudar de tamanho, mas normalmente não entram em colapso quando passam pela bomba.

A entrada de ar em quantidades muito pequenas pode realmente ser uma coisa boa. Muitos usuários injetam até 0,9% de ar para amortecer os efeitos da cavitação. Contudo, a entrada de ar, mesmo em quantidades de 1 a 2 por cento, fará com que o desempenho da bomba caia drasticamente. O mau desempenho da bomba é muitas vezes confundido e erroneamente atribuído a uma infinidade de sintomas além da entrada de ar. Uma análise completa da causa raiz, além da educação sobre o assunto, mostrará que a entrada de ar é uma doença da bomba muito mais comum do que se acreditava inicialmente. Esse problema é uma tendência crescente e se tornou mais comum por vários motivos. As empresas de celulose e papel injetam ar nas misturas de estoque/pasta, especialmente à medida que ocorre um aumento na reciclagem. As indústrias de petróleo e gás estão trabalhando para bombear mais fluidos de fase dupla na cabeça do poço e a jusante, e as estações de tratamento de águas residuais estão usando mais sistemas de flotação por ar dissolvido (DAF).

Além disso, a indústria está vendo um uso crescente de sistemas de circuito fechado e uma busca por bacias de torres de resfriamento mais baratas, mas consequentemente mais rasas. Além disso, a indústria de processos químicos (CPI) e as plantas industriais em geral renovaram e estão aumentando a pressão financeira para projetar sistemas com “pegadas” menores. Arquivado sob o título de “consequências não intencionais” está o resultado de tanques de armazenamento e recipientes de processo cada vez menores. Os tanques mais curtos equivalem a valores de submersão mais baixos, que então têm uma maior probabilidade de criar vórtices e os vasos menores produzem volume reduzido e consequentes reduções nos tempos transitórios para mitigação de bolhas de ar.

Aumentos na entrada de ar em mais de 1,5 a 2 por cento terão efeitos imediatos e deletérios na bomba, tanto do aspecto de desempenho imediato quanto do aspecto mecânico de forma prolongada.

À medida que as bolhas de ar ficam presas na sucção da bomba, elas bloqueiam o fluxo do fluido e o desempenho da bomba diminui. A vazão diminuirá, a altura manométrica desenvolvida diminuirá e a eficiência diminuirá. A entrada de ar, mesmo em valores tão baixos quanto 2 a 4 por cento, causará aumento da vibração da bomba, o que leva diretamente à falha prematura do rolamento. A vibração é frequentemente causada por cargas hidráulicas desequilibradas no impulsor devido ao bloqueio parcial de ar.

O ar não ventilado também é coletado na câmara de vedação (configurações padrão da caixa de empanque) para criar bolsas de ar que causam o funcionamento a seco dos selos mecânicos. A operação com face de vedação seca/não lubrificada contribui para redução da vida útil e falha final. Se você ouvir um guincho quando a bomba for ligada, geralmente é a face da vedação que está secando.

O arrasto de ar é um dos principais contribuintes para eixos de bombas quebrados devido ao impulso hidráulico e ao deslocamento axial que ocorre a partir de uma bomba que fica parada por um segundo (sem carga) e bombeia no próximo (carga total) em um processo interminável e não intencional de “vá para ”ciclo de ciclo de fadiga por estresse.

A entrada de ar também introduz oxigênio livre indesejado no sistema, que é o principal componente nas fórmulas de corrosão sob tensão geral e de cloreto, apenas para citar dois tipos.

A entrada de ar a 2% reduzirá o desempenho da bomba em até 12%. A 4%, reduzirá o desempenho da bomba em 40% e, a 10%, provavelmente irá parar a bomba por completo.