É hora do Priming Novamente, Parte 1

Apr 27, 2023

Em minha coluna de junho de 2022 sobre aplicações de bombas de alta temperatura, afirmei/dei a entender várias vezes que o calor é uma propriedade do material. Um leitor atento e experiente lembrou a este velho engenheiro que o calor não é tecnicamente uma propriedade e é simplesmente energia em transição. O calor é uma função de processo/caminho. Meus anos de experiência com turbinas a vapor e mesas de vapor deveriam ter me lembrado, então peço desculpas ao Sr. Richard Mollier. Para as almas curiosas que procuram entender melhor, procure a definição de calor, entalpia e entropia.

Frequentemente sou solicitado por usuários de bombas para resolver problemas de campo. Em uma alta porcentagem de casos, a causa raiz está localizada no lado de sucção da bomba. Escrevi várias colunas relacionadas ao sistema de bombas (lado de sucção) sobre altura líquida de sucção positiva (NPSH), submersão crítica e outros problemas comuns de campo, incluindo bombas autoescorvantes. Estimulado por questões recentes, decidi dedicar mais tempo a examinar mais profundamente as questões autopreparadas.

Preparado

O que significa quando alguém afirma que a bomba está preparada? A definição simples é que tanto a bomba quanto sua linha de sucção associada estão completamente cheias de líquido. Além disso, não há quantidades significativas de ar, vapor ou outros gases no sistema de sucção, pois esses vapores e gases não condensáveis ​​foram removidos pelo processo de escorvamento. Tecnicamente, uma bomba autoescorvante pode ser considerada "preparada", mas não totalmente escorvada, se a câmara de escorva estiver cheia, mas a carcaça e a linha de sucção não.

Uma bomba centrífuga pode ser escorvada por vários meios diferentes, e existem métodos internos e externos para realizar a evolução. Esta coluna se concentrará em bombas autoescorvantes, que é um método interno.

Todas as bombas não são criadas iguais

Abordarei apenas bombas centrífugas na categoria autoescorvante, mas primeiro farei alguns comentários genéricos sobre bombas de deslocamento positivo (PD). Essencialmente, todas as bombas de deslocamento positivo são, em princípio, autoescorvantes por projeto. Conseqüentemente, os problemas de escorvamento não são tão prevalentes nesse mundo, exceto quando a bomba é operada a seco. Embora possa haver problemas de escorvamento com bombas PD, mas a magnitude é insignificante em comparação com problemas de bombas centrífugas.

Como um exemplo simplificado, para um sistema de bomba DP, o diferencial de pressão entre a fonte de sucção e a bomba é forte o suficiente para mover combinações de fluidos multifásicos de ar, vapor, gases e líquido na linha de sucção e através da bomba. A bomba PD tem a capacidade de lidar com fluidos bifásicos, enquanto a maioria das bombas centrífugas não. Minha declaração pressupõe que o sistema foi projetado adequadamente, a linha de sucção não apresenta vazamentos e a bomba está em boas condições.

No caso de unidades centrífugas, a bomba por si só não consegue superar a quantidade de energia necessária para mover todo o ar, vapor e gases ao longo do tubo de sucção e através da bomba.

Como afirmei em colunas anteriores, as bombas centrífugas não são compressores. Uma maneira simplista de ver esse problema é que a água é aproximadamente 800 vezes mais densa que o ar. Conseqüentemente, a bomba teria que trabalhar 800 vezes mais e/ou mais para mover o ar em oposição ao líquido. (Ao nível do mar, a água de 68 F é 784 vezes mais densa que o ar.)

As bombas centrífugas não sugam o líquido para dentro da bomba

Uma elevação de sucção significa simplesmente que o nível máximo do líquido a ser bombeado está fisicamente abaixo da linha central do impulsor da bomba. A maioria das bombas centrífugas pode operar com uma elevação de sucção se forem escorvadas primeiro.

Ao contrário dos mitos urbanos e expressões coloquiais, as bombas centrífugas não são capazes de "sugar" o líquido de uma cota inferior até o nível da bomba. Admito que uma bomba em operação cria uma pequena pressão diferencial (um leve vácuo, talvez?) nas proximidades do olho do impulsor. Em menor grau, também devemos entender que os líquidos não possuem resistência à tração significativa (em comparação com os sólidos); portanto, o impulsor não pode agarrar nem puxar o líquido. Alguma fonte externa de energia deve trabalhar em conjunto com a bomba para realmente empurrar (não levantar ou sugar) o líquido para dentro da bomba. Em um sistema aberto, a energia externa necessária é normalmente fornecida pela pressão atmosférica circundante. Como dependemos da pressão atmosférica, é importante entender que a quantidade de energia disponível não é abundante nem constante. A pressão atmosférica mudará com a pressão barométrica (clima) e, mais importante, mudará com a elevação acima do nível do mar. Existem casos raros em que a pressão atmosférica será superior a 14,7 libras por polegada quadrada absoluta (psia) porque o local está abaixo do nível do mar (dois exemplos famosos são o Vale da Morte na Califórnia e o Mar Morto na fronteira Israel/Jordânia).