Como as bombas AODD podem lidar com alta viscosidade

Uma pergunta comum feita por usuários de bombas de diafragma duplo operadas a ar (AODD) é: "Qual é a viscosidade máxima de um fluido de processo que pode ser transferido por uma bomba AODD?" Na verdade, a resposta tem pouco a ver com a bomba selecionada e muito a ver com o sistema de tubulação ao qual a bomba está conectada. Os usuários geralmente se esquecem disso, já que a maioria das aplicações AODD são aplicações de transferência com um fluido de viscosidade relativamente baixa. Embora uma discussão completa de métodos mais precisos para avaliar sistemas de bombas esteja além do escopo deste artigo, os usuários de bombas podem empregar as seguintes técnicas para estimar os fatores que afetam as taxas de fluxo em sistemas AODD com fluidos de alta viscosidade.

Considere o seguinte sistema de transferência de fluido simples no qual o usuário deseja transferir 20 galões por minuto (gpm) usando um AODD de 1 polegada. Para determinar se uma aplicação é possível, três perguntas devem ser respondidas:

Uma resposta aproximada a esta pergunta pode ser encontrada comparando a taxa de elevação a seco da bomba com a perda na linha de sucção. Em outras palavras, a capacidade de elevação a seco da bomba excede a perda na linha de sucção na vazão desejada?

Ao considerar aplicações AODD, é benéfico considerar TDH em termos de libras por polegada quadrada (psi) em vez de pés de água (ft-H20) pela simples razão de que a fonte de energia para AODDs é o ar comprimido. Se a pressão de entrada de ar exceder o TDH do sistema, o fluido poderá ser transferido no sistema da bomba. Para a longevidade da bomba, os usuários de AODD devem se esforçar para projetar sistemas que operem na faixa intermediária das capacidades da bomba. Não mais que 60 psi de TDH é uma meta de projeto razoável para a maioria dos sistemas de transferência.

A maioria dos fabricantes publica curvas de correção de viscosidade. As curvas, na verdade, resumem as perdas por atrito que ocorrem quando um fluido viscoso passa pela bomba.

Para determinar se a bomba pode aspirar o fluido do processo, é necessário calcular a perda na linha de sucção para a vazão desejada.

Uma discussão sobre a matemática da perda na linha de sucção é muito profunda para este artigo. No entanto, o diâmetro do tubo e a taxa de fluxo afetam tremendamente a perda da linha. Não é incomum aumentar o diâmetro da linha de sucção para superar a perda da linha de sucção. Considere os seguintes resultados para cálculos de perda de linha de sucção no sistema de exemplo na Figura 1.

Um AODD típico de 1 polegada pode ter capacidades de elevação a seco de 15 ft-H20 ou 6,5 psi. Em termos práticos, isso significa que a bomba não pode operar em sistemas onde a perda na linha de sucção exceda 6,5 ​​psi. O uso de uma linha de sucção de 1 polegada conforme ilustrado na Figura 1 resulta em uma perda na linha de sucção que excede as capacidades da bomba. Para atender a taxa de fluxo desejada de 20 gpm, o diâmetro da linha de sucção deve ser aumentado para 2 polegadas. Este aumento reduz a perda da linha de sucção de 34 psi para 2 psi, bem dentro das capacidades operacionais da bomba AODD.

Para calcular o TDH de todo o sistema, tanto a carga estática total quanto a perda na linha de atrito de descarga devem ser determinados. Veja o sistema de exemplo na Tabela 1.

A perda de linha por atrito devido a uma linha de 1 polegada excede a pressão operacional máxima da maioria das bombas AODD (120 psi). Torna-se necessário aumentar o diâmetro da linha de descarga para reduzir as perdas a um nível dentro da faixa da bomba AODD.

Aumentar o diâmetro da linha de descarga de 1 polegada para 1-1/2 polegadas reduz a perda da linha de descarga de 135 psi para 24 psi, um nível confortável para bombas AODD.

No sistema de exemplo, a altura estática é um cálculo simples (10 ft-H20 a 15 ft-H20) x 1,2 SG ou 6 ft-H20. Expressa em psi, a carga estática total é de aproximadamente -2,6 psi. Portanto, o TDH do sistema é de 31 psi - a soma da carga estática e das perdas de tubo por atrito.

A etapa final na aproximação grosseira é considerar as perdas na linha à medida que o fluido do processo se move pela bomba. Os fabricantes de AODD normalmente publicam curvas de bomba para água. As curvas de correção de viscosidade diminuem a capacidade da bomba para fluidos de processo com viscosidades mais altas. Para o sistema de exemplo, a tabela do fabricante informa que, com 1.500 cps, a bomba operará a 88% de sua capacidade publicada. Ao ler as curvas publicadas pelo fabricante, deve-se ler 20 gpm a 23 gpm (20 gpm/0,88).