A capacidade e a press�o necess�ria de qualquer sistema, podem ser definidas com a ajuda de um gr�fico chamado Curva do Sistema. Semelhantemente o gr�fico de varia��o da capacidade com a press�o para uma bomba particular, define a curva caracter�stica de desempenho da bomba.

Figura 01: Curvas t�picas do sistema e de efici�ncia da bomba

Os fabricantes de bombas tentam adequar a curva do sistema, fornecida pelo usu�rio, com a curva de uma bomba que satisfa�a estas necessidades t�o proximamente quanto poss�vel. Um sistema de bombeamento opera no ponto de interse��o da curva da bomba com a curva de resist�ncia do sistema. A interse��o das duas curvas define o ponto operacional de ambos, bomba e processo. Por�m, � imposs�vel que um ponto operacional atenda todas as condi��es operacionais desejadas. Por exemplo, quando a v�lvula de descarga � estrangulada, a curva de resist�ncia do sistema desloca-se para a esquerda, sendo acompanhada pelo deslocamento do ponto operacional.

Construindo a curva do sistema

A curva de resist�ncia do sistema ou curva de carga do sistema, � a varia��o no fluxo relacionada a carga do sistema. Ela deve ser desenvolvida pelo usu�rio com base nas condi��es de servi�o. Estas condi��es incluem o lay-out f�sico, as condi��es de processo, e as caracter�sticas do fluido. Representa a rela��o entre a vaz�o e as perdas hidr�ulicas em um sistema, na forma gr�fica e, como as perdas por fric��o variam com o quadrado da taxa de fluxo, a curva do sistema tem a forma parab�lica. As perdas hidr�ulicas em sistemas de tubula��o s�o compostas de perdas por fric��o no tubo, v�lvulas, cotovelos e outro acess�rios, perdas de entrada e sa�da, e perdas por mudan�as na dimens�o do tubo, em conseq��ncia de amplifica��o ou redu��o do di�metro.

Desenvolvendo a curva de desempenho da Bomba

O desempenho de uma bomba � mostrado pela sua curva caracter�stica de desempenho, onde sua capacidade, i.e. a vaz�o volum�trica, � plotada contra a carga desenvolvida. A curva de desempenho da bomba tamb�m mostra sua efici�ncia (PME), a pot�ncia de entrada requerida (em HP), NPSH_r, a velocidade (em rpm), e outras informa��es como o tamanho da bomba e o tipo, tamanho do impulsor, etc. Esta curva � constru�da para uma velocidade constante (rpm) e um determinado di�metro de impulsor (ou s�rie de di�metros).

Ela � gerada por testes executados pelo fabricante da bomba. A curva de uma bomba espec�fica � constru�da com base em um fluido de massa espec�fica igual a 1.0 (�gua nas C.N.T.P.). Outras densidades devem ser consideradas pelo usu�rio.

Faixa Operacional Normal

Uma curva de desempenho t�pica (Figura 01) � um gr�fico da Carga Total versus Vaz�o volum�trica, para um di�metro espec�fico de impulsor. O gr�fico come�a com fluxo zero. A carga corresponde neste momento ao ponto de carga da bomba desligada. A curva ent�o decresce at� um ponto onde o fluxo � m�ximo e a carga m�nima. Este ponto �s vezes � chamado de ponto de esgotamento. A curva da bomba � relativamente plana e a carga diminui gradualmente conforme o fluxo aumenta. Este padr�o � comum para bombas de fluxo radiais. Al�m do ponto de esgotamento, a bomba n�o pode operar. A faixa de opera��o da bomba � do ponto de carga desligado ao ponto de esgotamento. A tentativa de operar uma bomba al�m do limite direito da curva resultar� em cavita��o e eventual destrui��o da bomba.

Em resumo, atrav�s do gr�fico da "curva de carga x curva da bomba" , voc� pode determinar:

1. Em que ponto da curva a bomba ir� operar

2. Que mudan�as acontecer�o se a curva de carga do sistema ou a curva de desempenho da bomba mudarem.

Exig�ncias B�sicas para uma Opera��o Perfeita de Bombas Centr�fugas

As bombas centr�fugas s�o extremamente simples. Em geral, h� duas exig�ncias b�sicas que sempre t�m que ser satisfeitas para se ter uma opera��o livre de dificuldades e uma vida �til mais longa para bombas centr�fugas.

1. A primeira exig�ncia � que nenhuma cavita��o ocorra ao longo da grande faixa operacional da bomba

2. A segunda exig�ncia � que um fluxo cont�nuo m�nimo seja sempre mantido, durante a opera��o.

A compreens�o clara do conceito de cavita��o, seus sintomas, suas causas, e suas conseq��ncias s�o muito essenciais na an�lise efetiva e preven��o do problema de cavita��o.

Como h� muitas formas de cavita��o, cada uma exigindo uma solu��o diferente, h� v�rias condi��es desfavor�veis que podem acontecer separadamente ou simultaneamente, quando a bomba � operada a baixas vaz�es. Entre elas se incluem:

• Grandes vazamentos na carca�a, no lacre, e na caixa de recheio

• Deflex�o e cisalhamento de eixos

• Travamento do mecanismo interno da bomba

• Eros�o de toler�ncias �ntima

• Cavita��o

• Degrada��o da qualidade do produto

• Estocadas hidr�ulicas excessivas

• Quebra prematura de mancais

Cada condi��o pode ditar uma exig�ncia de baixo fluxo m�nimo diferente. A decis�o final sobre o fluxo m�nimo recomendado � tomada ap�s cuidadosa an�lise "tecno-econ�mica" pelo usu�rio da bomba e o fabricante. As conseq��ncias de condi��es prolongadas de opera��o com cavita��o e baixo fluxo podem ser desastrosos para a bomba e para o processo. Tais falhas, quando se opera com hidrocarbonetos, freq�entemente causam fogos prejudiciais que resultam em perda da m�quina, da produ��o, e pior de tudo, de vidas humana. Assim, tais situa��es devem ser evitadas a todo custo, seja envolvendo modifica��es na bomba e sua tubula��o ou alterando as condi��es operacionais. A sele��o e dimensionamento correto da bomba e da tubula��o associada, n�o s� eliminam as chances de cavita��o e opera��o a baixa vaz�o, mas tamb�m diminui significativamente os seus efeitos prejudiciais.

Refer�ncias

1. " Trouble shooting Process Operations", 3 rd Edition 1991, Norman P.Lieberman, PennWell Books

2. "Centrifugal pumps operation at off-design conditions", Chemical Processing April, May, June 1987, Igor J. Karassik

3. "Understanding NPSH for Pumps", Technical Publishing Co. 1975, Travis F. Glover

4. "Centrifugal Pumps for General Refinery Services", Refining Department, API Standard 610, 6 th Edition, January 1981

5. "Controlling Centrifugal Pumps", Hydrocarbon Processing, July 1995, Walter Driedger

6. "Don’t Run Centrifugal Pumps Off The Right Side of the Curve", Mike Sondalini

7. "Pump Handbook" , Third Edition , Igor j. Karassik , Joseph P.Messina , Paul Cooper & Charles C.Heald

Esta p�gina foi constru�da com base no artigo:

Centrifugal Pumps: Basics Concepts of Operation, Maintenance, and Troubleshooting, Part I

By: Mukesh Sahdev,

Presented at The Chemical Engineers’ Resource Page, www.cheresources.com

Tradu��o para o portugu�s: Prof. Lair Pereira de Carvalho DEQ/UFRN