Como reduzir ou eliminar a entrada de ar

Eu não planejava escrever sobre a incorporação de ar novamente, mas problemas recentes de campo me levaram a revisitar o assunto. Nos últimos meses, estive envolvido em quatro casos de desempenho incompreendido da bomba em que a entrada de ar foi determinada como a principal culpada.

A incorporação de ar pode soar como e ser confundida com cavitação em uma bomba em operação. A diferença é que a cavitação é a formação e subsequente colapso de bolhas de vapor, enquanto o arrasto de ar é simplesmente bolhas de ar que estavam no fluxo do processo antes da bomba e permanecerão lá depois da bomba. As bolhas podem mudar de tamanho, mas normalmente não colapsam ao passar pela bomba.

A incorporação 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. No entanto, a incorporação de ar, mesmo em quantidades de 1 a 2 por cento, fará com que o desempenho da bomba caia drasticamente. O baixo desempenho da bomba é muitas vezes confundido e erroneamente atribuído a uma variedade 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 papel e celulose injetam ar em misturas de estoque/pasta, especialmente porque está ocorrendo um aumento na reciclagem. As indústrias de petróleo e gás estão trabalhando para bombear mais fluidos bifásicos 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 aumento no uso de sistemas de circuito fechado e uma unidade para bacias de torre 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" é o resultado de tanques de armazenamento e recipientes de processo mais curtos e menores. Os tanques mais curtos equivalem a menores valores de submersão, que então têm maior probabilidade de criar vórtices e os vasos menores rendem volume reduzido e consequente redução nos tempos transitórios para mitigação de bolhas de ar.

Aumentos na entrada de ar de mais de 1,5 a 2 por cento terão efeitos imediatos e deletérios na bomba, tanto no aspecto de desempenho imediato quanto no aspecto mecânico de forma prolongada.

À medida que as bolhas de ar ficam presas na sucção da bomba, elas bloqueiam o fluxo de fluido e o desempenho da bomba diminui. A taxa de fluxo diminuirá, a carga desenvolvida cairá e a eficiência diminuirá. A incorporação 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 freqüentemente causada por cargas hidráulicas desequilibradas no impulsor devido ao bloqueio parcial do ar.

O ar não ventilado também se acumula na câmara de vedação (configurações padrão da caixa de vedação) para criar bolsas de ar que causam o funcionamento a seco das vedações mecânicas. A operação de face de vedação seca/não lubrificada contribui para a redução da vida útil e falha final. Se você ouvir um guincho quando a bomba iniciar, geralmente são as faces da vedação que estão secando.

O aprisionamento de ar é um dos principais contribuintes para quebra de eixos de bomba por causa da oscilação hidráulica e deslocamento axial que ocorre a partir de uma bomba que está paralisada em um segundo (sem carga) e bombeando no próximo (carga total) em um "vá para "loop de ciclagem de fadiga por estresse.

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