Como utilizar variadores de velocidade em bombas centrífugas para poupar energia e evitar problemas operacionais

Os variadores de velocidade em bombas centrífugas podem resolver problemas de recirculação de aspiração em motores de tipo alternativo e funcionar a uma velocidade mais baixa para ajudar a reduzir os danos e as dificuldades de funcionamento. No entanto, é necessário compreender como aplicá-los eficazmente, bem como as características do sistema e do equipamento.

Para avaliar uma aplicação de accionamentos de velocidade variável em bombas centrífugas, é necessário o seguinte

• Informação do sistema sobre a queda de pressão versus caudal. 
• Curvas de desempenho da bomba para o impulsor existente.
• Curvas de desempenho da bomba para o impulsor máximo.
• As dimensões do olhal de entrada da bomba. 

A cabeça da bomba, a eficiência da bomba e a cabeça de sucção positiva líquida (NPSH) necessária em função do caudal devem ser incluídas nos dados da curva de desempenho. As cabeças de bomba e as eficiências a várias velocidades são úteis para uma análise correcta.

Normalmente, encontramos a informação incompleta, mas para encontrar os dados em falta, extrapolamos para preencher a informação em falta. Existe um procedimento para efetuar esta análise, que lhe permitirá compreender as poupanças que os variadores de velocidade podem proporcionar à sua fábrica quando instalados em bombas centrífugas.

Procedimento de análise para compreender como os accionamentos de velocidade variável em bombas centrífugas poupam energia e evitam problemas operacionais.

Uma avaliação de variadores de velocidade em bombas centrífugas envolve várias etapas, cada uma delas analisando um item específico. Seguem-se os passos básicos, tendo em conta que, em alguns casos, não são necessários todos os passos, enquanto outros podem exigir outros.

1. Definir a curva do sistema.
2. Examinar a curva da bomba centrífuga para o impulsor existente a uma velocidade fixa.
3. Desenhe uma curva de velocidade de fluxo versus velocidade para o impulsor instalado.
4. Determinar o ponto de melhor eficiência (BEP) do caudal em função da velocidade para o impulsor máximo.
5. Examinar a cabeça de sucção positiva líquida (NPSH) em função do caudal.
6. Traçar o caudal em função da velocidade de aspiração específica (N ss) para utilizar variadores de velocidade em bombas centrífugas para controlar.
7. Definir a fração de funcionamento do caudal BEP em função da velocidade de aspiração específica (N ss).
8. Comparar a fração do caudal de funcionamento versus a velocidade de aspiração específica (N ss) com as boas práticas.
9. Avaliar a potência de aspiração da bomba para determinar a margem líquida positiva da cabeça de aspiração (NPSH).
10. Verificar a potência disponível.
11. Se os resultados da fração do caudal operacional versus a velocidade de aspiração específica (N ss ) e a avaliação da potência de aspiração da bomba forem inaceitáveis, devem ser avaliadas soluções alternativas. 

A curva do sistema traça a altura diferencial necessária em função do caudal, que inclui tanto os requisitos de altura estática para a alteração da elevação e da pressão como os requisitos de altura dinâmica para a queda de pressão. Nos casos em que apenas está disponível a curva de bombagem a uma velocidade, podem ser geradas curvas para outras velocidades utilizando a lei da afinidade: a altura manométrica da bomba varia com o quadrado da velocidade da bomba.

O traçado da curva da bomba para o funcionamento a velocidade fixa mostra as poupanças que os variadores de velocidade podem proporcionar nas bombas centrífugas. Se a curva da bomba e a curva do sistema não se intersectarem num caudal superior ao da bomba em questão, a bomba é demasiado pequena. No entanto, com a instalação deste equipamento, a velocidade de funcionamento da bomba é aumentada para uma velocidade superior à normal, de modo a que a curva da bomba e a curva do sistema se intersectem no caudal desejado.

A avaliação da eficiência da bomba requer uma curva com o ponto de melhor eficiência (BEP) versus velocidade para o impulsor de diâmetro máximo. Este ponto geralmente varia linearmente com o diâmetro e a velocidade da bomba. Também é necessária uma curva NPSH, que pode ser extrapolada como uma função do caudal quadrado, se só estiver disponível num ponto.

O ideal é comparar o rendimento da bomba com os valores da potência de aspiração, pois quanto mais baixa for a potência de aspiração, mais provável é que a bomba tenha um bom desempenho e, utilizando a curva de rendimento para calcular a potência com reduções muito baixas, a poupança pode não ser tão grande como se espera. Nesta altura, o ideal é saber como melhorar a eficiência energética das bombas centrífugas.

Mas, ao funcionar acima das velocidades normais, o consumo de energia pode ser muito elevado, indicando que quanto mais baixa for a velocidade, maior será a poupança nos custos de funcionamento. Este é um indicador fundamental para optar pela utilização de variadores de velocidade em bombas centrífugas.

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