O ruído da bomba sempre foi uma dor de cabeça para os clientes. Seja causado por um mau funcionamento ou pelo ruído inerente da bomba em si, acredito que muitos clientes encontrarão esses problemas ao usar a bomba. Hoje, Lutsee explicará a você as fontes comuns de ruído da bomba.
Ruído mecânico se origina de componentes ou superfícies vibratórias que produzem flutuações de pressão audíveis em meios adjacentes. Por exemplo, pistões, vibrações desbalanceadas causadas por rotação e paredes de tubos vibratórias.
Em bombas de deslocamento positivo, o ruído é geralmente associado à velocidade da bomba e ao número de pistões na bomba. A pulsação do líquido é o principal ruído mecânico induzido e, inversamente, essas pulsações também podem excitar vibrações mecânicas em componentes do sistema de bomba e tubulação. Pesos de balanceamento incorretos do virabrequim também podem causar vibração de acordo com a velocidade de rotação, o que pode afrouxar os parafusos da fundação e produzir um som de batida na fundação ou no trilho-guia. Outros ruídos estão relacionados ao som de bielas desgastadas, pinos de pistão desgastados ou batidas de pistão.
Em bombas centrífugas, acoplamentos instalados incorretamente geralmente produzem ruído (desalinhamento) com o dobro da velocidade da bomba. Se a velocidade da bomba se aproximar ou ultrapassar a velocidade crítica do nível, pode ocorrer alta vibração causada por desequilíbrio ou ruído gerado pelo desgaste do rolamento, vedação ou impulsor. Se ocorrer desgaste, sua característica pode ser a emissão de sons agudos de assobio. Ventiladores de motor elétrico, chaves de eixo e parafusos de acoplamento podem produzir ruído de folga.
Fonte de ruído líquido
Quando as flutuações de pressão são geradas diretamente pelo movimento do líquido, a fonte de ruído é proporcional à dinâmica do fluido. Possíveis fontes de energia do fluido incluem turbulência, separação do fluxo de líquido (estado de vórtice), cavitação, golpe de aríete, evaporação instantânea e a interação entre o impulsor e o ângulo de separação da bomba. As pulsações de pressão e fluxo causadas podem ser periódicas ou de banda larga em frequência e geralmente podem excitar vibrações mecânicas em tubulações ou nas próprias bombas. Então, as vibrações mecânicas podem difundir o ruído no ambiente.
Geralmente, existem quatro tipos de fontes de pulsação em bombas de líquido:
(1) Componentes de frequência discreta gerados pelo impulsor ou pistão da bomba
(2) Energia de turbulência de banda larga causada por alta velocidade de fluxo
(3) A oscilação intermitente do ruído de banda larga causada por cavitação, evaporação instantânea e golpe de aríete constitui ruído de impacto
(4) Quando o fluxo de líquido passa por obstáculos e tributários laterais do sistema de tubulação, vórtices periódicos podem causar pulsações induzidas pelo fluxo, o que pode resultar em mudanças secundárias no espectro de fluxo de flutuações de pressão na bomba centrífuga.
Isto é especialmente verdadeiro quando operando sob condições de fluxo não projetadas. Os números mostrados na linha de fluxo indicam o posicionamento dos seguintes princípios de processo de fluxo:
Devido à interação da camada limite entre as regiões de alta e baixa velocidade no campo de fluxo, a maioria desses padrões de fluxo instáveis geram vórtices, por exemplo, causados pelo fluxo de líquido ao redor de obstáculos ou através de zonas de água estagnada, ou por fluxo bidirecional. Quando esses vórtices impactam a parede lateral, eles se transformam em flutuações de pressão e podem causar oscilações locais em tubulações ou componentes de bombas. A resposta acústica dos sistemas de tubulações pode afetar fortemente a frequência e a amplitude da difusão de correntes parasitas. A pesquisa mostrou que quando a ressonância do som no sistema é consistente com a frequência natural ou preferida da fonte de ruído, as correntes parasitas são fortes.
Quando a bomba centrífuga opera a uma vazão menor ou maior que a eficiência ideal, geralmente é ouvido ruído ao redor do invólucro da bomba. O nível e a frequência desse ruído variam de bomba para bomba, dependendo do nível de pressão gerado pela bomba naquele momento, da proporção de NPSH necessária para NPSH disponível e do grau em que o fluido da bomba se desvia do fluxo ideal. Quando o ângulo das palhetas-guia de entrada, do impulsor e do invólucro (ou difusor) não são adequados para a vazão real, geralmente ocorre ruído. A principal fonte desse ruído também é considerada a recirculação.
Antes que o líquido flua através da bomba centrífuga e seja pressurizado, ele deve passar por uma área com uma pressão não maior do que a pressão existente no tubo de entrada. Isso se deve em parte ao efeito de aceleração do líquido que entra na entrada do impulsor, bem como à separação do fluxo de ar das lâminas de entrada do impulsor. Se a taxa de fluxo V exceder a taxa de fluxo de projeto e o ângulo da lâmina correspondente estiver incorreto, vórtices de alta velocidade e baixa pressão se formarão. Se a pressão do líquido cair para a pressão de vaporização, o gás líquido irá evaporar. A pressão dentro da passagem aumentará mais tarde. A implosão subsequente causa ruído comumente conhecido como cavitação. Normalmente, a ruptura de bolsas de ar no lado sem pressão das lâminas do impulsor não só causa ruído, mas também representa sérios riscos (corrosão da lâmina).
Nível de ruído medido no invólucro de uma bomba de 8000 hp (5970 kW) e próximo à tubulação de entrada durante a cavitação.
A geração de cavitação pode excitar impactos de banda larga de muitas frequências; No entanto, neste caso, a frequência comum das lâminas (o número de lâminas do impulsor multiplicado pelo número de revoluções por segundo) e seus múltiplos dominam. Este tipo de ruído de cavitação normalmente produz ruído de frequência muito alta, melhor conhecido como "ruído de explosão".
O ruído de cavitação também pode ser ouvido quando a vazão é menor do que a condição de projeto, ou mesmo quando o NPSH de entrada disponível excede o NPSH requerido pela bomba, o que é um problema muito intrigante. A explicação proposta por Fraser sugere que esse ruído irregular de frequência muito baixa, mas de alta intensidade, se origina do refluxo na entrada ou saída do impulsor, ou em dois locais, e toda bomba centrífuga experimenta essa recirculação em uma determinada condição de diminuição da vazão. Operar sob condições de recirculação danifica a entrada e a saída das lâminas do impulsor (bem como o lado de pressão das palhetas-guia do invólucro). O aumento na intensidade do ruído de impulso, ruído irregular e o aumento na pulsação da pressão de entrada e saída quando a vazão diminui podem servir como evidência de recirculação.
Reguladores automáticos de pressão ou válvulas de controle de fluxo podem gerar ruído relacionado à turbulência e à separação do fluxo de ar. Quando essas válvulas operam sob queda severa de pressão, elas têm altas taxas de fluxo que geram turbulência significativa. Embora o espectro de ruído gerado seja de banda muito larga, suas características são centradas em torno de uma frequência com um número de Strouhal correspondente de aproximadamente 0.2.
Cavitação e evaporação instantânea
Para muitos sistemas de bombeamento de líquidos, geralmente há alguma evaporação instantânea e cavitação relacionada às válvulas de controle de pressão na bomba ou no sistema de entrega. Devido à perda significativa de fluxo causada pelo estrangulamento, maiores taxas de fluxo resultam em cavitação mais severa.
Na linha de sucção de uma bomba de deslocamento positivo, o pistão pode gerar pulsações de alta amplitude e ser aprimorado pelo desempenho acústico do sistema, fazendo com que a pressão dinâmica alcance periodicamente a pressão de vaporização do líquido, mesmo que a pressão estática na porta de sucção possa ser maior do que essa pressão. Quando a pressão de circulação aumenta, as bolhas se rompem, produzindo ruído e impactando o sistema, o que pode levar à corrosão e também produzir ruído desagradável.
Quando a pressão da água quente pressurizada diminui por meio de estrangulamento (como válvulas de controle de fluxo), a evaporação instantânea é particularmente comum em sistemas de água quente (sistemas de bomba de alimentação). A diminuição da pressão faz com que o líquido vaporize repentinamente, ou seja, evaporação instantânea, resultando em ruído semelhante à cavitação. Para evitar a evaporação instantânea após o estrangulamento, deve-se fornecer contrapressão suficiente. Por outro lado, o estrangulamento deve ser aplicado no final da tubulação para dispersar a energia da evaporação instantânea em um espaço maior.