Perda por fricção da tubulação de polpa explicada

• Razões para a queda de pressão da bomba de polpa
• Calculando a perda de atrito do duto
• Equações de perda de atrito
• Escolhendo os tamanhos dos tubos
• O que torna a bomba EDDY a melhor escolha para bombear sólidos

Quando um fluido ou pasta está sendo bombeado através de uma tubulação, o fluido começa a perder impulso devido a uma diminuição na velocidade do fluido. Essa diminuição na velocidade é chamada de perda por atrito do tubo. A perda por atrito na tubulação ocorre devido ao atrito entre o fluido bombeado e as paredes internas da tubulação. Para uma analogia que ajuda a explicar a perda por atrito do tubo, pense em um rio. À medida que um rio flui, a água que flui ao longo da margem do rio flui a uma taxa mais lenta do que a água no meio. Isso se deve ao contato da água com o material que compõe a margem do rio, o que causa arrasto. Este mesmo efeito ocorre dentro da tubulação quando um material está sendo bombeado através de um sistema de tubulação. A perda por atrito do tubo também pode ser descrita como resistência que afeta a vazão do fluido bombeado. Essa resistência afeta negativamente a eficiência da bomba e não ocorre apenas quando o fluido entra em contato com o interior da tubulação; também é causado pelos encaixes e curvas que são instalados na tubulação que podem impactar negativamente o velocidade crítica da linha que é necessária para reduzir as perdas de eficiência As perdas por atrito na tubulação ocorrem independentemente do fluido que está sendo bombeado, mas ocorrem em maior grau ao bombear a polpa.

Uma grande oportunidade para reduzir os efeitos das perdas por atrito na tubulação é ao projetar uma tubulação para uma bomba. Quanto maior a taxa de fluxo necessária, e quanto menor a tubulação resulta em maiores perdas de eficiência por resistência e atrito da tubulação. Esse mesmo pensamento vale para tubulações que incluem mais válvulas, conexões e curvas. Para evitar os efeitos negativos da perda por atrito do tubo, os cálculos podem ser realizados para determinar quais perdas por atrito do tubo seriam realizadas com um determinado fluido (viscosidades mais altas têm perdas mais altas) a ser bombeado, vazão desejada, comprimento e diâmetro do tubo, incluindo válvulas , acessórios e dobras.

Razões para a queda de pressão da pasta

À medida que o fluido ou a pasta fluem através de uma tubulação, pode ocorrer uma queda de pressão devido à resistência ao fluxo. Também pode haver uma perda ou ganho de pressão devido à mudança de elevação desde o início e o final da tubulação. Essa resistência à pressão é resultado de vários problemas:

• Fricção entre a pasta ou fluido e a parede do tubo
• Fricção entre camadas e sólidos da própria pasta
• O atrito também pode ser perdido à medida que a pasta passa por quaisquer acessórios de tubulação, como curvas, válvulas ou outros componentes da tubulação
• Se o tubo não estiver completamente horizontal, pode ocorrer perda de pressão devido à elevação do tubo.
• Ganho de pressão devido a qualquer cabeça de fluido adicionada por uma bomba

Algumas coisas a serem consideradas para reduzir a perda de atrito do tubo

• Reduza o comprimento da tubulação.
• Aumente o diâmetro da tubulação.
• Reduza a rugosidade da superfície do interior da tubulação.
• Reduza o número de válvulas e curvas.

Calculando a perda de atrito do duto

Existem vários métodos para calcular as perdas por atrito da tubulação de polpa, alguns métodos são mais complicados do que outros; cada tipo de pasta pode diferir quanto à densidade, tamanho de partícula e viscosidade.

Por esse motivo, pode ser um desafio prever com precisão as perdas por atrito ao calcular as pastas. A maioria dos métodos mais simples funciona melhor ao lidar com dutos mais curtos, enquanto dutos mais longos exigem planejamento, cálculos e testes adequados mais meticulosos para taxas de fluxo ideais.

Uma grande parte das aplicações de bombeamento de sólidos ocorre em operações de dragagem, mineração e plantas de processamento que normalmente empregam o uso de tubulações mais curtas não mais do que algumas centenas de pés com uma altura manométrica relativamente baixa. Na maioria dessas aplicações, é típico usar métodos simplificados para prever a perda por atrito que pode funcionar dentro de 5% do requisito esperado da bomba de polpa.

Com o bombeamento de polpa , muitas vezes as características da polpa podem mudar repentinamente, exigindo mais ou menos potência do motor da bomba. Por esta razão, muitas vezes é recomendado selecionar o motor da bomba inicial com reserva de energia suficiente de até 20% acima dos cálculos iniciais. Essa potência extra pode fazer ou quebrar uma operação que lida com pastas ou sólidos mais duros do que o originalmente esperado. Embora mais caro, um motor maior pode ajudar a evitar entupimentos de tubulações e outros problemas de manutenção graves ao bombear sólidos resistentes ou outros materiais.

Equações de perda de atrito

As perdas por fricção são calculadas com base em três tipos, nomeadamente ao bombear:
(1) líquidos
(2) pastas homogêneas de sólidos finos sem sedimentação
(3) pastas heterogêneas de sólidos maiores (decantação).

Ao bombear, as perdas por atrito da tubulação são normalmente calculadas de forma diferente, dependendo se o material é:
1) Líquido (Sem sólidos presentes)
2) Pastas homogêneas (tamanhos de partículas uniformes) de partículas finas sem sedimentação
3) Pastas heterogêneas (diversas em tamanhos de partículas) de sólidos de sedimentação maiores

As perdas por fricção do líquido são calculadas pelos métodos de Darcy ou Hazen-Williams, enquanto as perdas de pasta homogênea sem sedimentação são calculadas pelo método de pasta de Bingham. A sedimentação de pastas requer métodos de cálculo e testes mais rigorosos.

Cálculo de Darcy: Q = -KA dh/dl

Onde:
Q = taxa de fluxo de água (volume por tempo)
K = condutividade hidráulica
A = área da seção transversal da coluna
dh/dl = gradiente hidráulico, ou seja, a variação da carga ao longo do comprimento de interesse.

Equação de Hazen-Williams:  V = k C (D/4) ^0,63 S ^0,54 onde S = h _f / L

Onde:
V = velocidade
k = um fator de conversão para o sistema de unidades (k = 1,318 para unidades usuais dos EUA, k = 0,849 para unidades SI)
C = um coeficiente de rugosidade
R = o raio hidráulico
S = a inclinação da linha de energia (perda de carga por comprimento de tubo ou hf/L)

O que torna a bomba EDDY a melhor escolha para bombear sólidos?

A bomba EDDY é uma excelente escolha para mover sólidos pesados e outros materiais através de tubulações longas. A bomba EDDY cria um fluxo turbulento que ajuda a manter os materiais pesados em suspensão e se movendo pela tubulação. O rotor da bomba EDDY atua como um misturador em materiais tixotrópicos e fornece um efeito de afinamento de cisalhamento. A capacidade da bomba EDDY de bombear material sólido concentrado é perfeita para mover materiais viscosos com menos de 5% de líquido livre; uma tarefa impossível para bombas centrífugas.

Com a bomba EDDY, você bombeará menos água e mais sólidos, o que pode levar a uma enorme economia de custos. Para movimentar a mesma quantidade de material que as bombas tradicionais, a Bomba EDDY será menor em tamanho, mais leve, consumirá menos energia e custará menos que os equipamentos convencionais. Além disso, não há configuração crítica, eliminando a despesa de balanceamento e alinhamento que outras bombas incorrem.

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Na EDDY Pump, estamos constantemente nos esforçando para melhorar e inovar novas tecnologias para incorporar em nossas bombas e equipamentos de dragagem.

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Por que as bombas EDDY são melhores –  Destaques

Este vídeo mostra como a Bomba EDDY transporta alta lama e materiais abrasivos. O equipamento de bomba de dragagem em destaque inclui  a Subdraga Operada Remotamente , Bomba Operada por Mergulhador e uma Bomba de Draga Acessória de Escavadeira .