Como conseguir um controlo eficaz do caudal das bombas centrífugas

O controlo eficaz do caudal das bombas centrífugas requer uma conceção adequada do sistema, ou seja, dependerá do tamanho e da distribuição, das propriedades do fluido, da forma da curva de potência da bomba, da carga do sistema e da sensibilidade do sistema às alterações do caudal.

As bombas centrífugas funcionam frequentemente numa vasta gama de condições, como as bombas de alimentação de caldeiras, que têm de adaptar o caudal de água à procura variável de vapor para a produção de energia. Além disso, muitos sistemas de refrigeração registam cargas variáveis causadas por alterações nas condições ambientais, ocupação e exigências de produção. 

Por esta razão, os gestores de instalações estão geralmente preocupados em otimizar o funcionamento e o desempenho dos sistemas de bombagem, evitando mudanças bruscas nos arranques dos motores, uma vez que o principal objetivo é obter um bom caudal sem perder de vista o custo operacional do consumo de energia.

Atualmente, existem cinco métodos para obter um controlo eficaz do caudal das bombas centrífugas:

1. Ramais. Com este método, é criada uma queda de pressão através de uma válvula de aceleração, que estrangula o fluxo de fluido para que menos líquido se possa mover.
   As linhas de derivação permitem que o fluido circule à volta de um componente do sistema e são capazes de fornecer um controlo preciso do fluxo da bomba centrífuga. Elas também evitam o perigo de "deadheading" numa bomba. O bloqueio é a condição em que o fluxo de uma bomba é completamente estrangulado por válvulas a jusante fechadas.Um dos principais inconvenientes das válvulas de derivação é o seu impacto negativo no controlo do fluxo, porque a energia utilizada para bombear o fluido de derivação é desperdiçada. No entanto, é possível que haja uma poupança de energia em sistemas de bombagem com a utilização de variadores de velocidade ou válvulas de derivação.
2. Válvulas de controlo de borboleta. Geralmente, este método de controlo é mais eficiente do que as válvulas de derivação, porque à medida que as válvulas de controlo se fecham, a pressão a montante é mantida e pode ajudar a empurrar o fluido através dos ramos paralelos do sistema. 
   As válvulas de estrangulamento permitem o controlo do caudal de duas formas: 
   • Aumento da contrapressão a montante, o que reduz o caudal da bomba.
   • Dissipando diretamente a energia do fluido. Ao aumentar a contrapressão numa bomba, as válvulas de estrangulamento tornam um sistema de bombagem menos eficiente. 

   Mas, em sistemas de baixa altura estática, o funcionamento com velocidade variável permite que a bomba funcione perto do seu melhor ponto de eficiência (BEP) para uma determinada altura ou caudal, permitindo um controlo eficaz do caudal da bomba centrífuga. 

3. Múltiplas configurações de bombas. Esta metodologia consiste tipicamente em colocar diferentes configurações em paralelo: uma configuração de bomba grande (utilizada em períodos de grande procura) / bomba pequena (operada em condições normais) ou uma série de bombas idênticas colocadas em linha.  
   Esta configuração funciona de forma mais eficiente do que um sistema que depende da bomba grande para lidar com cargas muito abaixo da sua capacidade óptima, porque a bomba pequena está dimensionada para o funcionamento normal do sistema.Uma das vantagens deste método de controlo do caudal das bombas centrífugas é que as configurações em paralelo são muito adequadas para sistemas com elevada altura estática, bem como a redundância, porque se uma bomba falhar ou for desligada para manutenção, as outras bombas suportam o funcionamento da bomba.Quando são utilizadas bombas paralelas idênticas, as curvas das bombas devem manter-se iguais; por conseguinte, as horas de funcionamento devem ser as mesmas para cada bomba e a revisão deve ser efectuada ao mesmo tempo para todas as bombas.

   Por outro lado, é importante selecionar bombas com tamanhos adequados para que possam funcionar mais perto do seu ponto mais eficiente, porque se tiverem tamanhos diferentes, as maiores tenderão a dominar as mais pequenas e poderão torná-las ineficientes.

4. Ajustar o impulsor da bomba. O corte do impulsor é uma alternativa para o controlo do caudal das bombas centrífugas porque reduz a velocidade da ponta do impulsor, o que, por sua vez, reduz diretamente a quantidade de energia transmitida ao fluido do sistema e diminui o caudal e a pressão gerados pela bomba.
   Uma vez que a altura manométrica gerada por uma bomba é uma função da sua velocidade de ponta, o corte do impulsor desloca toda a curva de desempenho da bomba para baixo e para a esquerda. O corte do impulsor pode ser uma correção útil para bombas que, devido a práticas de conceção demasiado conservadoras ou a alterações nas cargas do sistema, são demasiado grandes para a sua aplicação.
5. Regulação da velocidade da bomba com a utilização de um conversor de frequência. Este método de controlo permite que os ajustes da velocidade da bomba sejam feitos numa gama contínua, evitando a necessidade de saltar de uma velocidade para outra. Os variadores de frequência controlam as velocidades das bombas utilizando vários tipos de sistemas mecânicos, hidrodinâmicos e eléctricos.
   Os ajustes da velocidade da bomba são o meio mais eficiente de controlo do caudal da bomba, pelo que a redução da velocidade da bomba significa que é transmitida menos energia ao fluido e que é necessário estrangular ou passar menos energia. Os accionamentos de velocidade variável incluem correias e polias ajustáveis, enquanto os sistemas hidráulicos incluem acoplamentos de fluidos, acoplamentos de engrenagens e engrenagens planetárias sobrepostas controladas hidrodinamicamente (HSPG).E os variadores eléctricos de velocidade incluem embraiagens de correntes de Foucault, controladores de motores de rotor de bobina e VFDs. É por isso que estes dispositivos ajustam a frequência eléctrica da energia fornecida a um motor para alterar a velocidade de rotação do motor.

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