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Sep 28, 2023

Acionamentos Hidrodinâmicos para Aplicações de Bombas Industriais

A energia e a eletricidade são uma parte essencial da vida moderna e importantes para a economia mundial. As tendências energéticas globais mostram a demanda por soluções tecnológicas inteligentes que devem fornecer o mais alto

A energia e a eletricidade são uma parte essencial da vida moderna e importantes para a economia mundial. As tendências energéticas globais mostram a procura de soluções tecnológicas inteligentes que devem proporcionar a maior fiabilidade possível e resistir a todos os perigos futuros. Os rigorosos requisitos das normas aplicadas nestas indústrias devem ser seguidos para garantir uma operação segura. O paradigma económico moderno também dita a necessidade de maximizar a eficiência operacional.

Equipamentos rotativos, e bombas industriais em particular, são os equipamentos mais críticos em termos de confiabilidade e eficiência. A seleção adequada de uma bomba industrial é importante para todo o processo. As bombas industriais modernas também devem garantir alta eficiência em vários regimes de operação onde não apenas a altura manométrica e a capacidade estão mudando, mas também os dados do fluido, como gravidade específica e viscosidade. A regulação da bomba é comumente usada para atender a esse requisito.

Este artigo descreve diferentes formas de regulação da bomba com seus destaques e mostra o custo total de propriedade para diversas aplicações. Neste artigo, os usuários aprenderão como a regulação da velocidade e a aplicação de um acoplamento hidráulico em particular ajudam a aumentar a confiabilidade e a eficiência de todo o processo operacional.

A imagem 1 mostra três métodos principais de controle da bomba: estrangulamento, uso de um acoplamento hidráulico e um acionamento elétrico de frequência variável (VFD).

No caso de controle de aceleração, a bomba é acionada diretamente por meio de um motor elétrico de velocidade fixa sendo rigidamente conectado à bomba por meio de um acoplamento (geralmente do tipo espaçador). O controle da altura manométrica e da capacidade da bomba é então feito através de uma válvula borboleta instalada na linha de descarga da bomba. Um alto nível de desgaste na válvula borboleta e uma enorme queda na eficiência tornam este método de controle limitado na aplicação e geralmente é usado se apenas uma faixa de controle estreita for necessária.

Ambos os métodos, através de um acoplamento hidráulico ou VFD, utilizam controle de velocidade. No caso de uma aplicação VFD, a bomba e o motor (normalmente acoplados através de um acoplamento tipo espaçador) giram na mesma velocidade dada pelo VFD. Na opção de acoplamento hidráulico, é utilizado um motor padrão de velocidade fixa e o controle de velocidade é feito através do acoplamento hidráulico. Portanto, as aplicações de VFD e acoplamento fluido requerem motores diferentes. No caso de controle VFD, um motor deve ser equipado com um rolamento isolado, bem como motores adequados para VFD com um fator de serviço mais alto em comparação com os motores de velocidade fixa. Isto pode levar a um tamanho maior da carcaça do motor e custos adicionais relacionados. A aplicação de um acoplamento hidráulico permite a utilização de um motor padrão de velocidade fixa, o que é um benefício adicional em termos de preço e confiabilidade.

O conceito de acoplamento fluido utiliza o princípio de transmissão de torque por meio da circulação de fluido entre dois impulsores. A energia mecânica do acionador é convertida em energia cinética através da roda da bomba e, portanto, em energia do fluxo do fluido (óleo), e a partir daí é novamente convertida novamente em energia mecânica na roda da turbina. A velocidade da roda da turbina pode ser alterada alterando a quantidade de óleo circulante (usando um tubo escavado ou tubo coletor, essas máquinas são chamadas de acoplamentos de fluido) ou usando palhetas ajustáveis ​​(essas máquinas são chamadas de conversores de torque).

Como não há contato metálico direto entre o acionador e a máquina acionada (o óleo atua como meio que transmite o torque), o desgaste não é típico desse tipo de transmissão de torque.

O projeto e os principais componentes do acoplamento hidráulico são mostrados na Figura 2. O fluxo de óleo circula pelo resfriador de óleo por meio de uma bomba de óleo, que é acionada pelo eixo do acionador por meio de uma engrenagem. O fluxo de óleo é alimentado para a roda da bomba, que está rigidamente acoplada ao eixo de transmissão, onde é acelerado e descarregado para a roda da turbina, que está rigidamente acoplada ao eixo da máquina acionada (bomba).

Alterar a posição do tubo coletor altera a quantidade de óleo que contribui para o processo de transmissão de potência. A consequência resultante: mais óleo no acoplamento hidráulico aumenta a velocidade de saída para a bomba ou vice-versa. Sempre resta um escorregamento mínimo de cerca de 2% para transmitir energia entre a roda da bomba e a roda da turbina. A imagem 3 mostra o desempenho do acoplamento ao longo da curva característica de acordo com a posição do tubo coletor. A faixa típica de controle de velocidade por meio de acoplamento fluido é de 20% a 98% da velocidade do motor.