Projetos de bombas de medição: Retrospectiva de bombas e sistemas

A bomba dosadora é um dispositivo de dosagem química de deslocamento positivo com a capacidade de variar a capacidade conforme as condições do processo exigem. A bomba foi projetada para fornecer uma taxa de fluxo muito precisa e repetível dentro de uma faixa de capacidade especificada. A capacidade pode ser ajustada manualmente ou automaticamente por meio de um sinal de controle externo. Possui alta precisão e linearidade em toda a faixa de abertura, normalmente 10:1.

Os tipos mais comuns de bombas dependem de um êmbolo alternativo acionado mecanicamente (bombas menores podem usar um acionamento por solenóide), que atua diretamente no fluido do processo, como em um projeto de êmbolo embalado, ou atua em um fluido hidráulico, que aciona um diagrama.

O diafragma, por sua vez, desloca o produto químico do processo na câmara da unidade de extremidade de líquido em uma quantidade fixa por curso. O resultado é uma dose medida de produto químico praticamente inalterada pelas mudanças de pressão. As bombas de diafragma são praticamente livres de vazamentos e, à medida que as regulamentações ambientais se tornam mais rigorosas, estão cada vez mais substituindo os projetos de êmbolos embalados. A capacidade varia ajustando o comprimento do curso, que altera a quantidade de fluido bombeado por curso, ou alterando a velocidade do curso. Isso altera a quantidade de doses de fluido entregues em um determinado período de tempo. O comprimento do curso pode ser variado pelo botão do micrômetro manual ou pelo atuador pneumático. A velocidade de curso é ajustada usando um motor de velocidade variável.

O comprimento do curso pode ser ajustado por uma variedade de meios, incluindo perda de movimento hidráulico, perda de movimento mecânico e acionamentos de manivela polar. O termo "movimento perdido" refere-se ao fato de que durante uma parte do curso do êmbolo nenhum fluido é deslocado. A porção "perdida" do curso é variada para obter o fluxo desejado. Em uma bomba hidráulica de movimento perdido, o êmbolo tem curso constante e atua sobre o fluido hidráulico. A capacidade é ajustada abrindo uma porta de ventilação hidráulica em um determinado ponto do curso do êmbolo, desviando o óleo da câmara. Durante este período, nenhum trabalho está sendo realizado no diafragma e nenhum fluido de processo é deslocado. Ao variar a posição da porta de derivação no curso, a capacidade da bomba pode ser ajustada.

As bombas mecânicas de movimento perdido utilizam um excêntrico acionado por engrenagem helicoidal ou came para acionar o êmbolo. Um parafuso de posicionamento micrométrico limita o movimento do êmbolo à medida que ele segue o came do acionador, impedindo o contato do êmbolo e do came durante uma parte do curso. Isso age para encurtar o curso efetivo do êmbolo.

Em um acionamento de manivela polar, um conjunto de engrenagens helicoidais aciona uma biela, que aciona uma cruzeta na outra. Um parafuso de ajuste micrométrico altera o ângulo do conjunto da manivela, alterando a distância de deslocamento do êmbolo. Com a manivela na posição vertical, nenhum movimento alternativo é transmitido ao êmbolo e a vazão da bomba é zero. Com a manivela em seu ângulo máximo, o curso do êmbolo e o fluxo da bomba são máximos.

As bombas de movimento perdido cortam o pulso de fluxo por curso para variar a capacidade. Isso tende a produzir um choque hidráulico, pois o fluido hidráulico é desviado repentinamente a cada curso. Em contraste, os acionamentos de manivela polares diminuem a amplitude do pulso e eliminam o choque hidráulico geralmente experimentado em bombas de movimento perdido.

As bombas dosadoras de velocidade variável ajustam a capacidade variando a velocidade do motor de acionamento, que por sua vez varia a taxa de curso da bomba, normalmente em um comprimento de curso constante.

Isso é feito com o uso de um controlador e motor de velocidade variável CA ou CC. Uma engrenagem helicoidal de redução e excêntrica é normalmente empregada para reduzir a velocidade do motor e desenvolver movimento alternativo. Uma prática comum é simplesmente montar um motor de velocidade variável em uma bomba dosadora de curso variável.

Infelizmente, essa configuração não oferece o nível de desempenho esperado. A redução máxima é normalmente 10:1 e, no máximo, 30:1, para a maioria dos motores de velocidade variável disponíveis comercialmente. As bombas que usam redução de engrenagem helicoidal requerem um motor de acionamento dimensionado para a faixa de operação de baixa velocidade em que o conjunto de engrenagens opera com baixa eficiência. A eficiência mecânica da engrenagem helicoidal é até um terço menor a 175 rpm do que a 1.750 rpm (redução de 10:1). O resultado é o aumento do custo e do tamanho da unidade. Além disso, a má lubrificação em baixas rotações aumenta a manutenção do conjunto de engrenagens.