Soluções de bombas para fluidos gasosos, desgaseificantes e bifásicos

O gás é a propriedade do fluido que a maioria das especificações de bomba deixa de fora, e é a que deixa uma bomba parada. Um líquido que arrasta gás — como bolhas livres arrastadas no escoamento, como gás dissolvido que se liberta quando a pressão de aspiração cai, ou como gás que o próprio fluido gera ao desgaseificar — comporta-se de forma totalmente diferente do líquido limpo que uma curva de bomba pressupõe. Condensado que sai de um sistema de vapor perto do ponto de ebulição, fluido refrigerante sob a sua própria pressão de vapor, GPL e combustíveis leves, um solvente volátil no ponto de inflamação, hipoclorito de sódio que se decompõe em oxigénio no tanque: todos chegam à aspiração da bomba a arrastar gás. Passe isso por uma bomba centrífuga padrão e o gás acumula-se no olho do impulsor, a bomba perde altura e, ultrapassados alguns por cento em volume, bloqueia por gás e deixa de debitar. Esta página mostra como as bombas periféricas regenerativas (vórtice) e de acionamento magnético sem vedação da Aulank movem fluidos gasosos, desgaseificantes e bifásicos sem perder a escorva — e é clara quanto aos dois extremos do intervalo, a microdosagem e o escoamento multifásico real, onde é outra bomba que faz o trabalho.

Porque é que os fluidos gasosos, desgaseificantes e bifásicos derrotam as bombas padrão

Uma bomba centrífuga foi concebida para mover um líquido contínuo e sem gás, e o gás desmonta-a de uma forma específica. Ajuda separar o problema nas suas partes:

●   O gás arrastado, o dissolvido e o desgaseificado são três origens diferentes. O gás arrastado são bolhas livres que o líquido já transporta — de uma linha de aspiração com fugas, de um tanque que forma vórtice ou de uma etapa do processo que bate ar. O gás dissolvido permanece invisível até a pressão cair na aspiração e ele sair da solução, tal como o CO2 abandona um refrigerante. A desgaseificação é gás que o próprio fluido gera: o hipoclorito de sódio e o peróxido de hidrogénio decompõem-se com o tempo e libertam oxigénio, e quanto mais quentes e concentrados estão, mais depressa desgaseificam. A bomba vê o mesmo resultado nos três casos — gás onde esperava líquido.

●   O gás acumula-se no olho do impulsor e bloqueia a bomba. O impulsor a girar lança o líquido mais denso para fora e o gás mais leve migra para o centro de baixa pressão. Um impulsor padrão só tolera alguns por cento de gás em volume antes de o desempenho cair; são precisas correções a partir de cerca de dois por cento, e quando a bolsa de gás no olho cresce para o intervalo aproximado de quatro a dez por cento a bomba bloqueia por gás — a bolha impede a entrada de líquido e o caudal pára.

●   Perda de altura e de rendimento muito antes do bloqueio. O gás é compressível, por isso mesmo abaixo do ponto de bloqueio cada ponto percentual de gás significa menos altura e menos caudal do que a curva promete. Num serviço que já trabalha perto do limite, um pouco de gás arrastado basta para falhar o objetivo.

●   Isto não é o mesmo que cavitação. A cavitação forma bolhas de vapor quando a pressão de aspiração cai abaixo da pressão de vapor do fluido, e essas bolhas implodem quando a pressão recupera dentro da bomba, erodindo o impulsor. O gás arrastado é não condensável — não colapsa, por isso não martela o metal como a cavitação, mas ainda assim rouba altura e bloqueia a bomba por gás. Um fluido volátil perto do ponto de ebulição pode sofrer ambos ao mesmo tempo, e por isso verificamos em conjunto a pressão de vapor e o NPSH; o nosso guia de cavitação cobre essas margens.

●   Perda de escorva e risco de funcionamento a seco. Quando uma bomba bloqueia por gás deixa de mover líquido, e uma bomba que continua a trabalhar contra um bloqueio de gás pode funcionar a seco e sobreaquecer. Com um fluido perigoso, o operador é então forçado a purgar o corpo da bomba à mão — uma tarefa rotineira e desagradável numa linha de lixívia.

A abordagem da Aulank: hidráulica periférica regenerativa e contenção sem vedação

A nossa resposta a um fluido gasoso é escolher um princípio de bombeamento que arraste o gás junto com o líquido em vez de o separar, e vedar a bomba hermeticamente quando o fluido é também perigoso. É para isso que as nossas bombas vórtice foram concebidas:

●   A hidráulica periférica regenerativa arrasta o gás. Um impulsor regenerativo (periférico) faz o líquido circular repetidamente entre as suas pás e um canal lateral à medida que percorre o corpo, e essa recirculação mantém o gás arrastado misturado com o líquido e move-o através da bomba, em vez de o deixar separar-se e acumular-se no olho. Esta classe de bomba arrasta uma fração de gás muito maior do que uma centrífuga simples — as conceções de turbina regenerativa e de canal lateral lidam bem com gás arrastado, até perto de metade em volume na configuração certa — de modo que continua a bombear onde um impulsor padrão bloquearia.

●   Autoescorvante e baixo NPSH. A mesma recirculação torna a bomba autoescorvante: expulsa o gás da linha de aspiração e eleva o líquido sem escorva manual em cada arranque, e funciona com um NPSH baixo, de modo que pode aspirar um fluido volátil perto do ponto de ebulição, ou esvaziar um tanque até um nível baixo, sem cavitar. É exatamente disso que precisam o condensado, os fluidos refrigerantes e os fluidos sob a sua própria pressão de vapor.

●   Alta altura a caudal baixo a moderado. Uma bomba periférica regenerativa entrega alta altura a caudal moderado num só estágio, que é o serviço que a maioria das tarefas de transferência e circulação de fluidos gasosos realmente exige — um débito estável e a alta pressão de um volume moderado, em vez de grande caudal.

●   Contenção sem vedação onde é perigoso. Os produtos que desgaseificam como o hipoclorito são corrosivos, e os solventes voláteis, o GPL e os combustíveis leves são inflamáveis — nenhum deve ter fugas. As nossas bombas vórtice magnéticas e de rotor encapsulado acionam o impulsor através de um invólucro de contenção estático sem vedação de veio, pelo que não há vedação que um fluido gasoso e agressivo possa atacar nem via de fuga. É o mesmo princípio de zero fugas que está por trás das nossas bombas sem fugas, aplicado a fluidos que arrastam gás.

Vale a pena enunciar os limites com clareza. A injeção a muito baixo caudal de um desinfetante que desgaseifica — alguns litros por dia de hipoclorito de sódio numa conduta de água — é território da bomba doseadora, onde uma bomba doseadora peristáltica ou de membrana com purga automática de gás mantém a escorva através do gás a caudais que uma bomba de transferência não consegue. Um escoamento multifásico verdadeiramente rico em gás, do tipo que um poço de petróleo produz, exige equipamento construído para serviço multifásico. E um gás liquefeito muito frio como o azoto líquido é um serviço criogénico à parte. A Aulank fornece bombas vórtice e de acionamento magnético para transferir e fazer circular fluidos gasosos, desgaseificantes e próximos da ebulição; uma microdose, um poço multifásico real ou um gás criogénico pede outra bomba.

Tipos de bomba e princípios de funcionamento

Bombas vórtice magnéticas (MDW, MDH, MDS) — fluidos gasosos perigosos e voláteis

Quando o fluido gasoso é corrosivo, tóxico ou inflamável, a contenção vem primeiro. As bombas vórtice magnéticas MDW, MDH e MDS combinam a hidráulica regenerativa autoescorvante que arrasta gás com um acionamento magnético sem vedação — sem passagem de veio, sem vedação que possa ter fugas. São a bomba para transferir ou fazer circular um produto químico que desgaseifica, um solvente volátil ou um fluido refrigerante quando o fluido tem de permanecer dentro do corpo. A série MDW é a que a Aulank forneceu para serviços de líquido fluorado a baixa temperatura e de chillers em semicondutores, onde um fluido de arrefecimento volátil tem de ser movido sem via de fuga.

Bombas vórtice de rotor encapsulado (PWH-PWD-PWM, MDP) — circulação vedada de alta altura

As bombas vórtice de rotor encapsulado PWH-PWD-PWM e a bomba vórtice de rotor encapsulado de íman permanente MDP transpõem a mesma hidráulica regenerativa para uma construção de motor blindado, com o rotor a girar dentro do fluido bombeado e o motor isolado da atmosfera. É um conjunto compacto e totalmente contido para a circulação a alta altura de um fluido gasoso ou volátil em circuito fechado — circuitos de controlo térmico, de arrefecimento e de químicos leves onde o espaço é reduzido e se exige zero fugas.

Onde encaixam as bombas de palhetas e de engrenagens

Uma bomba volumétrica move um volume fixo por rotação e consegue transportar um fluido com algum gás arrastado sem perder a escorva, por isso uma bomba de palhetas ou de engrenagens de acionamento magnético é uma opção quando o fluido gasoso é também de baixa lubricidade ou tem de ser entregue a um caudal estável e independente da pressão — um solvente volátil ou um combustível leve, por exemplo. Para o quadro completo de fluidos leves e voláteis, a nossa página de fluidos de baixa viscosidade cobre esse intervalo; onde o essencial é a zero emissão fugitiva, a página de bombas sem fugas trata a contenção diretamente. As opções de tipo e material abrangem a gama de bombas volumétricas.

O limite honesto — microdosagem e multifásico real

Para a injeção química a muito baixo caudal que desgaseifica — dosear hipoclorito de sódio ou peróxido de hidrogénio numa corrente de água a alguns litros por dia — a escolha correta é uma bomba doseadora peristáltica ou de membrana com purga automática de gás, porque mantém a escorva através do gás a caudais de dosagem que uma bomba de transferência não consegue. Um escoamento multifásico com alta fração de gás exige equipamento concebido para serviço multifásico. A Aulank dir-lhe-á com clareza quando um serviço cai numa destas duas zonas, em vez de lhe vender uma bomba que não vai manter a escorva.

Onde o bombeamento com gestão de gás resolve um problema real

Os fluidos gasosos, desgaseificantes e próximos da ebulição atravessam uma ampla fatia das indústrias de processo:

●   Recuperação e retorno de condensado. Aspirar condensado quente de um sistema de vapor, onde o líquido está perto do ponto de ebulição e se vaporiza assim que a pressão de aspiração desce — uma bomba de baixo NPSH e tolerante ao gás mantém a escorva onde uma centrífuga padrão bloqueia por vapor.

●   Circulação de fluido refrigerante. Mover fluidos refrigerantes e outros fluidos térmicos voláteis que trabalham perto do ponto de ebulição e arrastam vapor, onde a bomba tem de tolerar gás sem estolar.

●   Transferência de GPL e combustíveis leves. Transferir GPL, propano e combustíveis leves sob a sua própria pressão de vapor, onde o fluido se vaporiza assim que a pressão de aspiração cai e uma bomba autoescorvante de baixo NPSH o mantém em movimento.

●   Transferência de solventes voláteis. Manusear acetona, álcoois e diluentes perto do ponto de inflamação — leves e voláteis, com vapor arrastado e a exigência de zero fugas em jogo ao mesmo tempo.

●   Transferência de químicos que desgaseificam. Transferir hipoclorito de sódio, peróxido de hidrogénio e produtos semelhantes que se decompõem e libertam gás na linha — uma bomba sem vedação que arrasta o gás move-os a caudal de transferência sem a purga constante que uma bomba mal escolhida exige.

●   Drenagem e esvaziamento de tanques. Baixar um fluido volátil até um nível de tanque baixo, onde o nível que desce arrasta gás para a aspiração e uma bomba comum perde a escorva antes de o tanque estar vazio.

Associar a bomba ao serviço gasoso ou bifásico

Como ponto de partida, o comportamento do gás do fluido e o requisito de emissão apontam para a bomba — incluindo os casos honestos que ficam fora do intervalo de uma bomba vórtice:

A tabela indica uma primeira escolha; a seleção final depende da fração de gás em volume, da pressão de vapor face à altura de aspiração disponível, de o gás ser arrastado, dissolvido ou gerado por desgaseificação, e de o fluido ter de ser contido.

Considerações-chave de seleção

Quando especifica uma bomba para um fluido gasoso ou bifásico, os parâmetros que decidem se funciona e mantém a escorva são:

●   Fração de gás em volume (GVF). Quanto gás o escoamento realmente arrasta, uma vez que isso determina se uma centrífuga padrão é sequer viável, se uma bomba vórtice com gestão de gás encaixa, ou se o serviço é um trabalho multifásico.

●   Origem do gás. Se o gás é arrastado, dissolvido e a libertar-se na aspiração, ou gerado por desgaseificação — a desgaseificação agrava-se com a temperatura e a concentração e continua a gerar gás na linha, por isso a bomba tem de arrastar gás continuamente, e não apenas limpar uma bolsa inicial.

●   Pressão de vapor e NPSH. A pressão de vapor do fluido face à pressão de aspiração disponível, que decide quanta vaporização e libertação de gás esperar e quão baixo tem de ser o NPSH da bomba. Onde a cavitação é o risco determinante, veja o nosso guia de cavitação.

●   Contenção. Se o fluido é suficientemente corrosivo, tóxico ou inflamável para exigir uma bomba sem vedação de acionamento magnético ou de rotor encapsulado, ou se uma bomba vedada chega.

●   Transferência versus microdosagem. Se o trabalho é transferir ou fazer circular um caudal real — onde uma bomba vórtice encaixa — ou injetar um fio que desgaseifica, onde compete a uma bomba doseadora.

●   Temperatura. Se o fluido é condensado quente ou um fluido refrigerante frio, uma vez que a plataforma da bomba e os materiais têm de se adequar tanto à temperatura como ao gás.

●   Abrasivos e funcionamento a seco. Se o fluido arrasta sólidos, que excluem as folgas apertadas de uma bomba periférica regenerativa, e se o serviço pode deixar a aspiração a seco — uma bomba autoescorvante limpa o gás mas continua a depender do líquido para se arrefecer, por isso um risco de funcionamento a seco exige proteção de nível baixo.

Obtenha uma configuração de bomba com gestão de gás para o seu processo

Diga-nos o fluido e se arrasta gás, liberta gás dissolvido na aspiração ou desgaseifica na linha; a sua pressão de vapor e a altura de aspiração de que dispõe; o caudal e a pressão de que precisa; e se tem de ser contido. A nossa equipa de engenharia configurará uma bomba vórtice ou de acionamento magnético para o serviço — ou dir-lhe-á com clareza quando a resposta certa é antes uma bomba doseadora ou equipamento multifásico. As opções de tipo e material abrangem as gamas de bombas vórtice e de bombas volumétricas.

Fale com a nossa equipa: Contactar a Aulank | WhatsApp: +86 13773157367 | E-mail: info@aulankpump.com

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