Projeto e processo de bomba
Cálculos

Guia para selecionar a bomba de polpa certa para sua aplicação

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Selecionando uma Bomba de Polpa:

1. Determine a taxa de fluxo

Para dimensionar e selecionar uma bomba, primeiro determinamos a taxa de fluxo. Em um ambiente industrial, a taxa de fluxo geralmente dependerá do nível de produção da planta. Selecionar a taxa de fluxo certa pode ser tão simples quanto determinar que leva 100 gpm (6.3 L / s) para encher um tanque em um período de tempo razoável ou a taxa de fluxo pode depender de alguma interação entre os processos que precisam ser cuidadosamente analisados.

2. Determine a cabeça estática

É uma questão de fazer medições da altura entre a superfície do fluido do tanque de sucção e a altura da extremidade do tubo de descarga ou a elevação da superfície do fluido do tanque de descarga.

3. Determine a cabeça de fricção

A cabeça de fricção depende da vazão, do tamanho do tubo e do comprimento do tubo. Isso é calculado a partir dos valores nas tabelas apresentadas aqui (consulte a Tabela 1). Para fluidos diferentes da água, a viscosidade será um fator importante e a Tabela 1 não é aplicável.

4. Calcule a cabeça total

A carga total é a soma da carga estática (lembre-se de que a carga estática pode ser positiva ou negativa) e a carga de fricção.

5. Selecione a bomba

A seleção da bomba é baseada no uso da pressão total e do fluxo necessários, bem como a adequação à aplicação.

Cálculos da Bomba de Polpa

Os seguintes parâmetros devem ser determinados ao calcular um Bomba de lodo

Tamanho de partícula e distribuição

O tamanho de partícula d50 (d85) é uma medida da porcentagem de partículas na pasta com um determinado tamanho ou menor.

O valor é determinado peneirando os sólidos através de telas com malha variável e pesando cada fração. Uma curva de peneira pode então ser desenhada e a porcentagem de partículas de diferentes tamanhos lida.

Ex: d85 = 3 mm significa que 85% das partículas têm um diâmetro de 3 mm ou menos.

Fração de massa de pequenas partículas
A fração de partículas menores que 75 µm. É importante determinar a porcentagem de pequenas partículas na pasta. Partículas menores que 75 µm podem até certo ponto facilitar o transporte de partículas maiores. No entanto, se a porcentagem de partículas menores que 75 µm exceder 50%, o caráter da lama muda para a não sedimentação.

Concentração de sólidos
A concentração de partículas na pasta pode ser medida como uma porcentagem de volume, Cv, e uma porcentagem de peso, Cm

Densidade / Gravidade Específica

Sólidos
A densidade dos sólidos é indicada como Gravidade Específica. Este valor, SGs, é determinado dividindo a densidade do sólido pela densidade da água

água
A densidade da água é de 1000 kg / m3. O SG da água é 1,0 a 20 ° C. O valor varia um pouco com
temperatura.

 Slurry
A gravidade específica da pasta pode ser determinada usando um nomógrafo. Dois dos valores de SGs, Cv e Cm, devem ser conhecidos

Forma de partícula

A forma das partículas é muito significativa para o comportamento da lama ao bombear e para o desgaste da bomba e do sistema de tubos. O fator de forma denota o desvio das partículas de lama de uma esfera perfeita.

Características da lama

As pastas podem ser divididas em liquidação e não assentamento tipos.

Polpa sem sedimentação
Uma lama na qual os sólidos não se depositam no fundo, mas permanecem em suspensão por muito tempo. Uma lama não sedimentada atua de maneira homogênea e viscosa, mas as características são não newtonianas.

Tamanho de partícula: menos de 60-100 µm.

Uma pasta sem sedimentação pode ser definida como uma mistura homogênea.

Mistura homogênea
Uma mistura de sólidos e líquidos em que os sólidos são uniformemente distribuídos.

 

 

Pasta de sedimentação
Este tipo de lama sedimenta rapidamente durante o tempo relevante para o processo, mas pode ser mantida em suspensão por turbulência. Tamanho de partícula: maior que 100 µm.

Uma pasta de sedimentação pode ser definida como uma mistura pseudo-homogênea ou heterogênea e pode ser completa ou parcialmente estratificada.

 

Mistura pseudo-homogênea
Uma mistura em que todas as partículas estão em suspensão, mas onde a concentração é maior no fundo.

 

Mistura heterogênea
Uma mistura de sólidos e líquidos na qual os sólidos não são uniformemente distribuídos e tendem a ser mais concentrados no fundo do tubo ou recipiente de contenção (compare com a lama de sedimentação).

 

 

 

Características da lama

Definições líquidas

Exceto pela densidade, as características de um líquido são decididas por sua viscosidade.

Os líquidos se deformam continuamente enquanto uma força é aplicada a eles. Diz-se que eles fluem. Quando um fluxo ocorre em um líquido, ele se opõe ao atrito interno decorrente da coesão das moléculas. Esse atrito interno é propriedade de um líquido chamado viscosidade.

A viscosidade dos líquidos diminui rapidamente com o aumento da temperatura.

Líquidos newtonianos
Os líquidos newtonianos fornecem uma tensão de cisalhamento que é linear e proporcional ao gradiente de velocidade ou taxa de cisalhamento. A água e a maioria dos líquidos são newtonianos.

Líquidos não newtonianos
Alguns líquidos, como pastas à base de água com partículas finas, não obedecem à relação simples entre tensão de cisalhamento e taxa de cisalhamento. Eles são chamados de
líquidos não newtonianos.

Alguns líquidos não newtonianos têm a propriedade única de não fluir até que uma certa tensão de cisalhamento mínima seja aplicada. 

Desempenho da bomba
O desempenho de uma pasta de bombeamento de bomba centrífuga difere do desempenho com água limpa
dependendo da quantidade de partículas sólidas na pasta.

Essa diferença depende das características da pasta (tamanho de partícula, densidade e forma, conforme descrito
no capítulo anterior). Os fatores que são afetados são a potência (P), cabeça (H) e eficiência (η). As diferenças entre lama e água são mostradas esquematicamente nas curvas abaixo

Curvas de desempenho da bomba

Projeto de sistema

Cabeça estática
A cabeça estática é a diferença de altura vertical da superfície da fonte de lama até o ponto de descarga.

Perdas por fricção
Quando o líquido começar a fluir pela linha de descarga e pelas válvulas, surgirá atrito. Ao bombear a lama, as perdas por fricção causadas pela rugosidade do tubo, curvas e válvulas são diferentes em comparação com o
perdas correspondentes ao bombear água. 

Cabeça de descarga total
Este valor é utilizado para o cálculo da bomba e compreende a carga estática mais as perdas por atrito causadas por tubos e válvulas, convertidos em metros de água.

Cabeça de descarga total da bomba

Velocidade crítica
Em geral, a velocidade do fluxo nas tubulações deve ser mantida acima de um determinado valor mínimo. Se a velocidade do fluxo for muito alta, as perdas por atrito aumentarão. Isso também pode aumentar o desgaste no sistema de tubos. Velocidades de fluxo muito baixas resultarão em sedimentação nos tubos e, portanto, em maiores perdas.

Isso é ilustrado no diagrama abaixo, no qual a velocidade crítica (Vc) indica a velocidade ótima onde as perdas são mantidas em um mínimo.

Ao fazer cálculos para uma bomba de lama para um determinado fluxo, a velocidade de fluxo desejada (V) deve ser comparada com a velocidade crítica (Vc) para a lama e o sistema de tubulação em questão. Como mostra a figura abaixo, a velocidade ideal (marcada em verde) está imediatamente acima da velocidade crítica, mas com uma margem para os casos extremos que podem surgir.

Para determinar a velocidade crítica, o diâmetro do tubo e o tamanho da partícula (d85) devem ser conhecidos. O valor é então corrigido com um fator, que depende da gravidade específica dos sólidos.

Dimensionando a bomba

O diagrama acima mostra, esquematicamente:
- a curva da bomba para água
- a curva reduzida para pasta
- o ponto de serviço para polpa, ou seja, o ponto em que a curva do sistema da bomba e a curva de desempenho se cruzam.

Curva do sistema com correlação para 
efeitos de sedimentação de lama

Outras considerações

Sempre que bombas são usadas, é importante que a pressão de entrada da bomba exceda a pressão de vapor do líquido dentro da bomba. A pressão de entrada necessária declarada para a bomba, NPSH req, não deve ser inferior ao valor disponível no sistema da bomba, NPSH.

O valor disponível depende da pressão do ar ambiente (altura acima do nível do mar), da pressão de vapor do líquido, da densidade da lama e do nível no reservatório.

Exemplo: bombear uma lama à base de água a uma altura de 1000 m acima do nível do mar. Temperatura do líquido 40 ° C, nível do líquido 2 metros acima da entrada da bomba.

Fórmula:
NPSHa = pressão do ar - pressão do vapor + nível na entrada do reservatório.

NPSHa = 9,2 - 0,4 + 2 = 10,8

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