Tanto os usuários quanto os fabricantes esperam bomba axial de caixa bipartida operar sempre no melhor ponto de eficiência (BEP). Infelizmente, por vários motivos, a maioria das bombas se desvia do BEP (ou opera com carga parcial), mas o desvio varia. Por esta razão, é necessário compreender os fenômenos de escoamento sob carga parcial.

Operação de carga parcial

A operação em carga parcial refere-se ao estado operacional da bomba que não atinge a carga total (geralmente o ponto de projeto ou o ponto de melhor eficiência).

Fenômenos aparentes da bomba sob carga parcial

Quando o bomba axial de caixa bipartida é operado com carga parcial, geralmente ocorre: refluxo interno, flutuações de pressão (ou seja, a chamada força de excitação), aumento da força radial, aumento da vibração e aumento do ruído. Em casos graves, também pode ocorrer degradação do desempenho e cavitação.

Força e fonte emocionantes

Sob condições de carga parcial, a separação e a recirculação do fluxo ocorrem no impulsor e no difusor ou na voluta. Como resultado, são geradas flutuações de pressão ao redor do impulsor, o que gera a chamada força de excitação que atua no rotor da bomba. Em bombas de alta velocidade, estas forças hidráulicas instáveis ​​geralmente excedem em muito as forças de desequilíbrio mecânico e são, portanto, geralmente a principal fonte de excitação de vibração.

A recirculação do fluxo do difusor ou voluta de volta ao impulsor e do impulsor de volta à porta de sucção provoca uma forte interação entre estes componentes. Isto tem uma grande influência na estabilidade da curva cabeça-fluxo e nas forças de excitação.

O fluido recirculado do difusor ou voluta também interage com o fluido entre a parede lateral do impulsor e o invólucro. Portanto, tem impacto no empuxo axial e no fluido que flui através da folga, o que por sua vez tem grande influência no desempenho dinâmico do rotor da bomba. Portanto, para compreender a vibração do rotor da bomba, os fenômenos de fluxo sob carga parcial devem ser entendidos.

Fenômenos de fluxo de fluido sob carga parcial

À medida que a diferença entre o ponto de condição operacional e o ponto de projeto (geralmente o ponto de melhor eficiência) aumenta gradualmente (mudando na direção do fluxo pequeno), o movimento instável do fluido será formado no impulsor ou nas lâminas do difusor devido ao fluxo de aproximação desfavorável, o que levará à separação do fluxo (defluxo) e vibração mecânica, acompanhada por aumento de ruído e cavitação. Ao operar com carga parcial (ou seja, baixas vazões), os perfis das pás apresentam fenômenos de fluxo muito instáveis ​​- o fluido não consegue seguir o contorno do lado de sucção das pás, o que leva a uma separação do fluxo relativo. A separação da camada limite do fluido é um processo de fluxo instável e interfere muito na deflexão e rotação do fluido nos perfis das pás, o que é necessário para a cabeça. Isso causa pulsações de pressão do fluido processado no caminho de fluxo da bomba ou nos componentes conectados à bomba, vibrações e ruído. Além da separação da camada limite do fluido, as características persistentemente desfavoráveis ​​de operação em carga parcial do caso dividido bomba também são afetadas pela instabilidade da recirculação de carga parcial externa na entrada do impulsor (fluxo de retorno de entrada) e da recirculação de carga parcial interna na saída do impulsor (fluxo de retorno de saída). A recirculação externa na entrada do rotor ocorre se houver uma grande diferença entre a vazão (underflow) e o ponto de projeto. Em condições de carga parcial, o sentido do fluxo da recirculação de entrada é oposto ao sentido do fluxo principal no tubo de sucção - pode ser detectado a uma distância correspondente a vários diâmetros do tubo de sucção na direção oposta do fluxo principal. A expansão do fluxo axial da recirculação é restringida, por exemplo, por divisórias, cotovelos e alterações na seção transversal do tubo. Se uma divisão axial bomba de caixa com altura manométrica elevada e alta potência do motor é operado em carga parcial, limite mínimo, ou mesmo em ponto morto, a alta potência de saída do acionador será transferida para o fluido bombeado, fazendo com que sua temperatura suba rapidamente. Isto, por sua vez, levará à vaporização do meio bombeado, o que danificará a bomba (devido ao bloqueio da folga) ou mesmo causará o rompimento da bomba (aumento da pressão de vapor).

Taxa de fluxo estável contínua mínima

Para a mesma bomba, sua vazão estável contínua mínima (ou porcentagem da vazão do ponto de melhor eficiência) é a mesma quando ela está funcionando em velocidade fixa e velocidade variável?

A resposta é sim. Como a vazão estável contínua mínima da bomba de caixa bipartida axial está relacionada à velocidade específica de sucção, uma vez determinado o tamanho da estrutura do tipo de bomba (componentes de passagem de fluxo), sua velocidade específica de sucção é determinada e a faixa na qual a bomba pode operar de forma estável é determinada (quanto maior a velocidade específica de sucção, menor a faixa de operação estável da bomba), ou seja, a vazão estável mínima contínua da bomba é determinada. Portanto, para uma bomba com um determinado tamanho de estrutura, esteja ela funcionando em velocidade fixa ou velocidade variável, sua vazão mínima contínua estável (ou porcentagem da vazão do ponto de melhor eficiência) é a mesma.