Tubulação de Sucção de Bombas – Redutores Excêntricos e Comprimentos Retos

O projeto da tubulação de sucção/entrada da bomba define as condições hidráulicas resultantes experimentadas na entrada/impulsor da bomba. Se o projeto falhar em produzir um perfil de distribuição de velocidade uniforme na entrada da bomba, muitos problemas e falhas da bomba poderão ser rastreados. Por exemplo,

• Operação ruidosa, turbulência e perdas por atrito.
• Oscilações aleatórias de carga axial.
• Falha prematura do rolamento ou vedação.
• Pressão de fluido insuficiente levando à cavitação.
• Danos ocasionais no lado de descarga devido à separação de líquidos.

Qualquer um desses problemas pode levar à falha da bomba. O projeto da tubulação de sucção/entrada da bomba inclui a seleção do tipo de conexão do redutor e o requisito mínimo de comprimento reto.

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Tamanho do tubo de sucção da bomba

É prática padrão empregar tubulação no lado de sucção um ou dois tamanhos maiores que a entrada da bomba. Uma conexão redutora é normalmente usada na tubulação de sucção da bomba para reduzir o tamanho do tubo de sucção para corresponder ao tamanho do flange da extremidade de sucção da bomba. Um redutor é uma constrição e requer um projeto cuidadoso para evitar turbulência e a criação de bolsas onde ar ou vapor possam se acumular. A melhor solução é utilizar um redutor excêntrico orientado para eliminar a possibilidade de bolsas de ar.

Então por que não usamos um tubo do mesmo tamanho do bocal de sucção?

Porque queremos perdas mínimas por atrito no tubo e fluxo total para o olhal do impulsor. Para a mesma vazão, se aumentarmos o tamanho da linha, a velocidade do fluido, bem como as perdas por atrito, diminuem. Quanto maior a área do tubo, menor a velocidade, menores as perdas por atrito (maior NPSHa), menor a pressão diferencial gerada pela bomba e menor a potência exigida pelo motor para acionar a bomba.

O tamanho do tubo de sucção nunca deve ser menor que o tamanho do bocal de entrada da bomba.

O tamanho do tubo de sucção menor que o tamanho de entrada da bomba aumentará as perdas por atrito que aumentarão ainda mais a potência necessária ao motor para acionar a bomba. Além disso, o fluxo alcançado na entrada da bomba ou no impulsor não terá um perfil de velocidade uniforme, causando vários problemas discutidos acima.

O tamanho correto do tubo de sucção da bomba é um compromisso entre custo (tubos maiores são mais caros) e perda excessiva por atrito (tubos pequenos causam alta perda por atrito e afetarão o desempenho da bomba).

Instalação de Redutores Excêntricos

O redutor excêntrico é recomendado para fluxo horizontal para a bomba. Esta configuração evita o acúmulo de bolsas de ar na extremidade a montante do redutor. O redutor concêntrico é recomendado para tubulações de entrada vertical (sucção) ou instalações horizontais onde não há potencial para acúmulo de vapor de ar.

Quando a fonte de alimentação estiver acima da bomba, os redutores excêntricos devem ser colocados com o lado plano voltado para baixo. Quando a fonte de alimentação estiver abaixo da bomba, os redutores excêntricos devem ser colocados com a parte plana voltada para cima.

No caso de longos tubos horizontais, evitam-se bolsas de ar instalando o redutor excêntrico com o lado plano voltado para cima.

Requisito de comprimento reto

As bombas, e especialmente as bombas centrífugas, funcionam de maneira mais suave e eficiente quando o fluido é fornecido em um fluxo laminar suave e sem surtos. Qualquer forma de turbulência reduz a eficiência e aumenta o desgaste dos rolamentos, vedações e outros componentes da bomba.

ANSI/HI 9.8 American National Standard for Pump Intake Design (P21, 1998) declara: "Não deve haver acessórios que perturbem o fluxo (como válvulas parcialmente abertas, tês, cotovelos de raio curto, etc.) a menos de cinco diâmetros de tubo de sucção do bomba. Válvulas totalmente abertas e sem perturbação do fluxo, cotovelos com palhetas e redutores não são considerados acessórios perturbadores do fluxo." Esta norma elimina qualquer referência à possível distribuição de fluxo que poderia ser gerada pelo redutor.

O conceito é simples, garantindo um fluxo estável e uniforme no olhal do impulsor. Isto resulta em menos falhas da bomba ao longo da vida útil da bomba devido à vibração causada pela turbulência induzida pelo fluxo.

No caso de vários parâmetros especificados incorretamente entrarem na equação (por exemplo, alterações de viscosidade, etc.), então seria prudente instalar até dez diâmetros de tubo de sucção de tubulação reta próximo ao flange de entrada do redutor. Um número que varia entre cinco (5) a dez (10) diâmetros de tubo de sucção de tubo reto é normalmente o valor recomendado na literatura técnica publicada.

 

Às vezes, devido a restrições de espaço, simplesmente não é possível prever uma distância de assentamento suficiente na tubulação antes da bomba. Nestes casos, use um condicionador ou alisador de fluxo em linha.

Mais pontos a serem tomados ao projetar a tubulação de sucção da bomba

• O tubo de alimentação deve estar totalmente submerso no tanque ou recipiente. Se estiver muito próximo da superfície do fluido, a sucção cria um vórtice, puxando ar (ou outros vapores) para dentro do líquido e através do sistema de bombeamento.
• O tubo de alimentação não deve ficar muito próximo do fundo do tanque ou recipiente. Se estiver muito próximo do fundo do fluido, a sucção poderá retirar sólidos ou lama. Esta situação pode ser melhorada através do uso de filtro na tubulação de sucção da bomba. Como desvantagem, os filtros podem criar uma grande queda de pressão e ser responsáveis ​​pela cavitação e perda por atrito.
• Todas as tubulações, válvulas e acessórios associados devem ser apoiados de forma independente, de modo a não exercer pressão sobre o corpo da bomba. Além disso, as forças e momentos impostos aos bicos da bomba não excedem os valores permitidos especificados pelo fornecedor.
• O tubo que conecta o flange de entrada da bomba deve estar alinhado precisamente com ele antes de os parafusos serem apertados.
• A bomba deve estar localizada o mais próximo possível da fonte de sucção para minimizar a queda de pressão no sistema.
• A bomba deve ser colocada de tal maneira que a elevação do bocal de sucção esteja sempre abaixo da elevação do bocal do vaso ou tanque e o tubo de sucção deve ser direcionado para evitar quaisquer bolsões na linha.
• De acordo com OSID- 118 (estipulação da Diretoria de Segurança das Indústrias Petrolíferas), deverá haver um espaçamento mínimo de 1 metro entre as bombas, por exemplo. Um espaço mínimo de 1 metro deve ser fornecido entre as bombas e quaisquer obstruções potenciais (válvulas de bloqueio grandes, tubulação de turbina a vapor e suporte tipo T do nível).