Como as bombas AODD podem lidar com alta viscosidade

Uma pergunta comum feita pelos usuários de bombas pneumáticas de diafragma duplo (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 muitas vezes 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 impactam as taxas de fluxo em sistemas AODD com fluidos de alta viscosidade.

Considere o seguinte sistema simples de transferência de fluido 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 classificação de levantamento a seco da bomba com a perda na linha de sucção. Em outras palavras, a capacidade de levantamento a seco da bomba excede a perda na linha de sucção na vazão desejada?

Ao considerar aplicações de AODD, é benéfico considerar o 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 de bomba. Para a longevidade da bomba, os usuários do 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 aprofundada para este artigo. No entanto, o diâmetro do tubo e a vazão impactam tremendamente a perda de 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 na linha de sucção no sistema de exemplo da Figura 1.

Um AODD típico de 1 polegada pode ter capacidade de elevação a seco de 15 pés-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. Usar 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 atingir a vazão desejada de 20 gpm, o diâmetro da linha de sucção deve ser aumentado para 2 polegadas. Este aumento reduz a perda na 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 fricção de descarga devem ser determinadas. Veja o sistema de exemplo na Tabela 1.

A perda de linha por atrito devido a uma linha de 1 polegada excede a pressão máxima de operação 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 polegada 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 manométrica estática é um cálculo simples (10 pés-H20 a 15 pés-H20) x 1,2 SG ou 6 pés-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 por atrito do tubo.

O passo final na aproximação grosseira é considerar as perdas na linha à medida que o fluido do processo se move através da bomba. Os fabricantes de AODD normalmente publicam curvas de bomba para água. As curvas de correção de viscosidade reduzem 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 funcionará a 88% da sua capacidade publicada. Ao ler as curvas publicadas pelo fabricante deve-se, portanto, ler 20 gpm a 23 gpm (20 gpm/0,88).