Alta Viscosidade e Alta Gravidade Específica Como afetam o bombeamento

Viscosidade é a medida da espessura de um fluido, e em particular, é capaz de resistir à deformação a uma determinada taxa.
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Este artigo inclui

  • O que é Viscosidade?
  • O que é gravidade específica?
  • Como a Viscosidade é Medida?
  • Considerações ao bombear fluidos de alta viscosidade e alta gravidade específica
  • Bombas de alta viscosidade e alta gravidade da EDDY Pump

O que é Viscosidade?

Viscosidade é a medida da espessura de um fluido, e, em particular, sua capacidade de resistir à deformação a uma determinada taxa. Essencialmente, a viscosidade indica a capacidade de um fluido resistir às forças que tendem a produzir um fluxo desse material. Algumas outras particularidades sobre a viscosidade são que a viscosidade geralmente diminui quando a temperatura do fluido aumenta, o que faz com que o material fique mais fino e flua com menos força aplicada. O oposto também é verdade no fato de que quando a temperatura do fluido diminui a viscosidade aumenta, o que faz com que o material fique mais espesso e exija uma maior quantidade de força para fazer com que o material flua. Outro item importante que deve ser entendido é que fluidos de maior viscosidade causam maior perda de atrito do tubo.

Papel da temperatura no bombeamento de fluidos de alta viscosidade

Um ponto-chave a ter em mente ao bombear fluidos de alta viscosidade é que quando o fluido altamente viscoso é exposto ao aumento das temperaturas, a viscosidade tende a diminuir. O inverso também é verdadeiro na medida em que os fluidos experimentam um aumento na viscosidade devido à diminuição da temperatura.

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O que é gravidade específica?

Gravidade específica, também referida como densidade relativa, é a medida da densidade de um fluido em comparação com a densidade da água. Para medir a gravidade específica dos gases, a comparação é geralmente a densidade do ar. Quando a gravidade específica de um fluido é maior que 1 Sg o fluido é mais denso que a água, se a gravidade específica for menor que 1 Sg o fluido é menos denso que a água. Um interessante fato em relação à gravidade específica é que se um material tem uma densidade inferior a 1 Sg, e esse material está submerso na água ele realmente flutuará na superfície da água. O oposto também é verdade em que se o material tem uma densidade superior a 1 e é jogado na água ele vai afundar.

Como exemplo, a água tem uma gravidade específica (de 1 Sg, e uma mistura típica de areia/água na dragagem varia de 1,3 Sg a 1,8 Sg. Uma bomba EDDY especificamente projetada para aplicações de chorume que envolvem materiais de alta viscosidade e alta gravidade específica pode bombear materiais que tenham uma faixa de gravidade específica maior do que a maioria das bombas centrífugas comuns; geralmente, as bombas centrífugas estão na faixa de gravidade específica mais baixa em comparação com uma bomba EDDY.

Como a Viscosidade é Medida?

Entender a taxa de viscosidade precisa do fluido que você está bombeando é um dos fatores mais importantes, se não os fatores mais importantes para bombear fluidos viscosos. Centipoise é um método popular para medir a viscosidade e é considerado uma unidade dinâmica de medição da viscosidade. A água tem uma viscosidade de 1-CPS. A água é frequentemente usada como linha de base para comparação. A fórmula para medir a viscosidade é Shear Stress / Shear Rate = Viscosity expressa em Centipoise (CPS).

Qual é o erro nº 1 cometido ao determinar a viscosidade para bombear

Curiosamente, o erro nº 1 cometido ao determinar a viscosidade é evitar o processo de determinação da viscosidade correta, usando o dispositivo de medida adequada! Em vez disso, eles fazem um “guesstimate” que muitas vezes leva a uma compreensão incorreta da verdadeira viscosidade do fluido que você quer bombear.

Uma das razões pelas quais as pessoas evitam determinar a viscosidade é que elas são intimidadas pelo processo e pelos dispositivos de medição necessários. Isso pode ser um grande problema, e um problema que é facilmente evitado porque, na realidade, usar os dispositivos de medição adequados e seguir os procedimentos corretos são muito simples e fáceis de conduzir.

Não saber a verdadeira viscosidade do fluido que você está bombeando pode causar uma situação em que a bomba que você compra não move o fluido viscoso por causa de coisas como potência motora insuficiente, ou o fluido está “se instalando ou agrupando” no caminho líquido e não se move através da bomba.

A realidade é que os dispositivos de medição e processos usados para determinar a viscosidade de um fluido são muito simples e fáceis de executar. Tenha em mente, não se intimide com os dispositivos de medição ou os processos necessários para determinar a viscosidade.

Tipos populares de dispositivos de medição para determinar a viscosidade

Há uma série de dispositivos para medir a viscosidade. Na maioria das vezes, se o fluido não mudar a viscosidade devido às diferentes condições de fluxo, um Viscometer é usado para determinar a viscosidade. Se a viscosidade mudar devido a diferentes condições de fluxo, então um Reômetro é usado para determinar a viscosidade.

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Viscometer – Marsh Funil Modelo 201 e Measure Cup Modelo 202

O Funil Marsh é muito simples de usar e pode fornecer medições in loco que permitem aos engenheiros identificar mudanças repentinas na viscosidade do chorume para que qualquer ação corretiva necessária possa ser tomada para evitar problemas com viscosidade aumentando além do ponto que a bomba pode se mover. Para mais informações sobre o Marsh Funnel Model 201 e a Measure Cup, o Modelo 202 vai para: https://www.fann.com/fann/products/oil-well-cement-testing/viscosity/marsh-funnel.html#

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Fann Modelo 35 para medir viscosidade

Por muitas décadas, o Fann 35 (modelo 35) tem sido o Viscometro mais popular do mercado e tornou-se “a medida” de como um grande Viscometer deve ser. Comumente conhecido como o Padrão da Indústria, o Fann 35 é um viscometro rotacional de cilindro couette coaxial. Este viscometro é o mais popular para determinar a viscosidade para aplicações de fluidos de perfuração. Uma das razões pelas quais o Fann 35 é tão popular é devido à sua facilidade de uso. Este viscometro usa um bob carregado de mola que se move quando força suficiente é aplicada ao fluido que está sendo testado. É tão simples como isso; a força necessária para “tesourar” ou “cortar” o fluido é a taxa de tesoura ou CPS (centipoise). Para mais sobre o Fann 35 vá para: https://www.fann.com/fann/products/oil-well-cement-testing/viscosity/df-viscosity.html?nodeId=1_leveltwo_27

É assim que funciona o Modelo 35. Outro viscometer comum utilizado é o tipo que é equipado com um fuso que está imerso no fluido que está sendo medido, e à medida que o fuso gira ele mede o torque necessário para girar o fuso, o que por sua vez indica a viscosidade do fluido. Ambos os tipos são adequados para fluidos newtonianos.

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Reômetro

Um Reometer é um dispositivo muito preciso que mede a resposta de um fluido às forças aplicadas ao fluido que faz com que o fluido ou o material “sejam puros” que determina a viscosidade. Reômetros são o dispositivo de escolha para fluidos mais complexos que não podem ser definidos por um único valor ou característica. Existem dois tipos de Reômetros; Reômetros de tesoura que aplicam tensões de tesoura, e reômetros extensões que aplicam estresse extensão. Adequado para fluidos não newtonianos.

Três Categorias de Viscosidade Primária

Com a ampla gama de viscosidades existentes, houve três categorias desenvolvidas para permitir fácil referência a outro líquido com viscosidade semelhante ou diferente.

Fino:

  • A água está nesta categoria, juntamente com todos os outros líquidos finos que têm uma fluidez semelhante à água. A água é de 1 CPS a 70ºF (21ºC).

Semi-Viscoso:

  • Nesta categoria, os líquidos são mais espessos que os líquidos que estão na Categoria Fina. Um exemplo de líquidos nesta categoria são xarope de bordo ou óleo de motor (SAE 30). O óleo de motor (SAE 30) é 150-200 CPS.

Viscoso:

  • A categoria de líquidos viscosos tem um alcance maior do que as outras duas categorias. Além disso, os líquidos nesta categoria podem ter viscosidades tão altas quanto dezenas de milhares de CPS.
  • Um exemplo de líquidos nesta categoria são melaços de 5.000 a 10.000 CPS, e manteiga de amendoim que tem uma faixa de viscosidade de 150.000 a 250.000 CPS. Outro desafio associado ao bombeamento da manteiga de amendoim é que, além do material ser um centipoise tão alto a 250.000 CPS, o bombeamento da manteiga de amendoim também ocorre em uma fábrica de alimentos e o teor de água da manteiga de amendoim é extremamente baixo. O teor de umidade extremamente baixo está fora das capacidades do que a maioria das outras bombas centrífugas podem se mover.

Considerações ao bombear alto viscoso

Viscosidades e gravidade específica são características muito importantes de um determinado fluido que deve ser levado em conta na decisão ao comprar uma bomba para o seu trabalho. Um dos fatores mais importantes ao bombear fluidos de alta viscosidade e alta gravidade específica é garantir que a bomba, a tubulação e quaisquer outros componentes do sistema de bomba sejam dimensionados para lidar com o grau de viscosidade e gravidade específica para que todos os materiais combinados sejam bombeados. Esta é uma etapa crucial no processo e pode exigir algumas chamadas aos fabricantes de materiais para garantir que você tenha a gravidade e viscosidade específicas corretas para todos os materiais. A unidade de medida para viscosidade é centipoise (CPS), e a unidade de medida comumente utilizada para gravidade específica é g/cm³ ou lbs/gal.

Um exemplo de classificação centipoise

As seguintes informações de viscosidade devem ser utilizadas como exemplo de comparação para entender o diferente nível de viscosidade para cada um dos materiais listados abaixo.

Viscosidade material em Centipoise (CPS)
Água 1 CPS
Leite 3 CPS
SAE 30 Óleo de Motor 150-200 CPS
Bauxita (lama vermelha) 1.000 CPS
* Mel 10.000 CPS
*Ketchup 50.000 CPS
*Manteiga de amendoim 250.000 CPS

*Normalmente, aplicações ultra centipoise como esta requerem uma bomba de deslocamento positiva.

Fann Mud Balance Modelo 140 para medir gravidade específica
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Um dos mais populares equipamentos convencionais de lama, o Fann Model 140 é um dos dispositivos de medição mais simples e precisos para determinar a densidade ou o volume de peso por unidade (gravidade específica). A vantagem desse equilíbrio de lama em particular é que a temperatura relacionada à amostra do material que está sendo usado para medir gravidade específica não afeta substancialmente a precisão das leituras, o que torna a determinação da viscosidade ainda mais fácil porque a temperatura é, essencialmente, removida da equação.
Para mais informações sobre o Fann Mud Balance Model 140 vá para:


https://www.fann.com/fann/products/drilling-fluids-testing/mud-balances/mud-balance-m140.html?nodeId=1_leveltwo_16&pageId=Products

A seguir, um exemplo de dois cenários ao determinar a gravidade específica de um chorume com uma mistura de 50/50 de dois materiais mistos; 1) cenário é saber a gravidade específica de ambos os materiais, e 2) quando a gravidade específica de ambos os materiais é desconhecida e a gravidade específica para ambos os materiais deve ser determinada usando um dispositivo de medição de gravidade específico.

Outra consideração muito importante para uma aplicação de bombeamento é a gravidade específica ou o peso do fluido a ser bombeado. A gravidade específica ao combinar vários materiais para criar um chorume é muito importante para garantir que a bomba seja capaz de bombear o material. Algo a ter em mente sobre determinar a gravidade específica é que ela é realmente muito simples – qualquer um pode fazê-lo com o dispositivo de medição adequado e um pouco de compreensão do processo de medição.

Cenário 1 – Quando você não conhece a gravidade específica de cada fluido/material

Não saber a gravidade específica de um material pode ser muito intimidante, mas tenha em mente que medir a viscosidade é muito simples ao usar o dispositivo de medição correto para a tarefa. Para este cenário sugerimos o uso de um equilíbrio de lama convencional como o Fann Model 140 que é extremamente fácil de usar.

  1. O Fann Model 140 é construído com um feixe de fácil leitura que é graduado em quatro escalas: libras por galão, gravidade específica, libras por pé cúbico, libras por polegada quadrada por 1.000 pés por profundidade.
  2. Uma extremidade do feixe tem um copo anexado que é usado para encher com o fluido a ser medido.
  3. Encha o copo preso ao feixe com o fluido a ser medido.
  4. Coloque o feixe com o copo cheio de fluido de volta no equilíbrio do feixe, e movendo o ryder ao longo da viga graduada, encontre a localização exata na viga graduada onde o equilíbrio é alcançado, que é indicado pela “bolha” no feixe que está sendo centrada.
  5. Uma vez concluída esta etapa anterior, os números na escala graduada são usados para realizar um cálculo simples que produzirá a gravidade específica exata do fluido.

NOTA: Para uma descrição mais concisa deste processo de uso do Fann Model 140 para determinar a viscosidade, acesse o seguinte vídeo instrucional de Fann:
https://www.youtube.com/watch?v=8wNEN6SOa7M

Cenário 2 – Quando você conhece a gravidade específica de cada fluido/material

Para determinar a gravidade específica de uma mistura de chorume para este cenário, deve-se conhecer a gravidade específica para cada um dos materiais. Para obter a gravidade específica de cada material, se a gravidade específica não estiver localizada na embalagem do material, entre em contato com o fabricante de cada material. Primeiro, verifique a embalagem; às vezes os fabricantes incluem gravidade específica na embalagem. Outra coisa que você pode fazer é dar uma olhada no site do fabricante; às vezes eles incluem características importantes do produto, como gravidade específica em seus materiais.

Uma vez que você tenha a gravidade específica por cada material dado, a gravidade específica para todos os materiais combinados pode ser determinada. A seguir, um exemplo de como determinar a gravidade específica de múltiplos materiais combinados. Por este exemplo, usaremos rocha esmagada seca e água.

  1. Gravidade específica é o peso médio da água e o material que está sendo bombeado.
  2. Para determinar a gravidade específica de um chorume:
    1. Usando a gravidade específica da rocha esmagada que, por exemplo, é de 2,5 Sg, e a gravidade específica da água que é, e começar a calcular a gravidade específica para os materiais combinados como uma mistura de 50/50 (50% de água, e 50% rocha esmagada).
    2. Cálculo:
      1. Rocha Esmagada – Multiplique 2,5 Sg por 0,5 =
        1,25 Sg
      2. Água – Multiplique 1 Sg por 0,5 =
        0,5 Sg
      3. Em seguida, adicione a gravidade específica de ambos os materiais que seriam 1,25 Sg + 0,5 Sg =
        1,75 Sg para a mistura combinada de 50/50 de rocha esmagada e água.
    3. Uma coisa a ter sempre em mente é que quanto maior a gravidade específica, maior a força de bombeamento necessária para bombear o material.

Bombas de alta viscosidade e alta gravidade da Bomba de EDDY Pump

A Bomba EDDY é considerada uma das principais bombas de alta viscosidade e alta gravidade específica do mundo. A Equipe de Engenharia de Bombas EDDY tem mais de três décadas de experiência no desenvolvimento e criação de bombas especificamente projetadas para os desafios associados ao bombeamento de alta viscosidade e fluidos de gravidade e chorume específicos.

A Bomba EDDY é um projeto de bomba não entupindo que inclui um caminho alagado ampliado e um rotor embutido para mover grandes quantidades de materiais através da bomba sem problemas. O design do rotor e a forma como a bomba desloca o fluido é muito único na forma como a ação giratória do rotor cria algo chamado Eddy Current. Uma Corrente de Eddy é uma corrente circular de fluido que produz um vórtice que se estende até a entrada da bomba; isso cria sucção forte o suficiente para partículas sólidas para viajar para cima no voluto

Outro benefício para o design único do rotor é que ele ajuda a manter os sólidos em suspensão. A manutenção da suspensão dos sólidos mantém a alta viscosidade e os fluidos de gravidade específicos se movendo eficientemente pelo caminho molhado sem se estabelecer na parte inferior do voluto. Este aspecto único do design da Bomba EDDY também o torna uma ótima bomba para a transferência de grandes sólidos também. A capacidade da Bomba EDDY de bombear sólidos concentrados é perfeita para mover materiais viscosos com até 40-70% de sólidos em volume; uma tarefa impossível para muitos tipos tradicionais de bomba.

A Bomba EDDY é feita de materiais da mais alta qualidade e é extremamente robusta, quimicamente compatível com a maioria dos fluidos, e capaz de suportar uma grande quantidade de punição que é tipicamente inerente a aplicações abrasivas, de alta viscosidade e alta gravidade específica.

Características e Benefícios

  • Design sem entupimento
  • Manuseio de Altos Sólidos
  • Manuseio de alta viscosidade e gravidade específica
  • Sem tolerâncias críticas
  • Baixa manutenção
  • Tempo de inatividade mínimo
  • Baixo Custo de Propriedade
  • Bombeamento de 40-70% de Sólidos por Volume
  • Capaz de bombear objetos quase do tamanho da entrada líquida e tamanhos da porta de descarga.
  • Move facilmente trapos, material de corda, pedras e outros tipos de mídia.
  • 100% americano

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Categorias de produtos da bomba EDDY

  • Bombas de processo pesados industriais
  • Bombas auto-priming (Elétrica & Diesel)
  • Equipamento de dragagem
    • Acessório da Bomba da Escavadeira
    • Trenó de dragagem
    • Draga Autônoma
    • Draga implantada por cabo
    • Unidades de Energia Hidráulica (HPU)

Se você está bombeando chorume, salmouras, sólidos altos, material extremamente viscoso, pasta, abrasivos altos (areia & cascalho), e material cheio de sólidos, então você encontrou a bomba mais adequada para o trabalho. Ir para:

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