O ruído mecânico origina-se da vibração de componentes ou superfícies que produzem flutuações de pressão audíveis em meios adjacentes. Por exemplo, pistões, vibrações desequilibradas causadas pela rotação e vibrações nas paredes dos tubos.
Nas bombas de deslocamento positivo, o ruído geralmente está 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 nos componentes do sistema de bombas e tubulações. 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, poderá ocorrer alta vibração causada por desequilíbrio ou ruído gerado pelo desgaste do rolamento, da vedação ou do impulsor. Caso ocorra desgaste, sua característica pode ser a emissão de sons agudos de assobios. Ventiladores de motores elétricos, chavetas 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 dos fluidos. As 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 líquidos:
(1) Componentes de frequência discreta gerados pelo impulsor da bomba ou pistão
(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 repentina e golpe de aríete constitui ruído de impacto
(4) Quando o fluxo líquido passa através de obstáculos e tributários laterais do sistema de tubulação, vórtices periódicos podem causar pulsações induzidas pelo fluxo, o que pode resultar em alterações secundárias no espectro do fluxo de flutuações de pressão na bomba centrífuga.
Isto é especialmente verdadeiro quando se opera 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-velocidade e baixa-velocidade no campo de fluxo, a maioria desses padrões de fluxo instáveis geram vórtices, por exemplo, causados pelo fluxo de líquido em torno 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 dutos pode afetar fortemente a frequência e a amplitude da difusão das correntes parasitas. A pesquisa mostrou que as correntes parasitas são mais fortes quando a ressonância do som no sistema é consistente com a frequência natural ou preferida da fonte de ruído.
Quandoa bomba centrífugaopera a uma vazão menor ou maior que a eficiência ideal, geralmente é ouvido ruído ao redor da carcaça 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 relação entre NPSH necessário e 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 da carcaça (ou difusor) não são adequados para a vazão real, ocorre frequentemente ruído. A principal fonte desse ruído também é considerada a recirculação. (Bem-vindo a seguir o WeChat: Pump Friends Circle)
Antes de o líquido fluir pela bomba centrífuga e ser pressurizado, ele deve passar por uma área com pressão não superior à pressão existente na tubulação de entrada. Isto 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 pás de entrada do impulsor. Se a vazão V exceder a vazão projetada e o ângulo da lâmina correspondente estiver incorreto, vórtices de alta-velocidade e baixa{3}}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 posteriormente. A implosão subsequente causa um ruído comumente conhecido como cavitação. Normalmente, a ruptura de bolsas de ar no lado sem pressão das pás do impulsor não só causa ruído, mas também representa sérios riscos (corrosão das pás).
O nível de ruído medido na carcaça de uma bomba de 8.000 HP (5.970 kW) e próximo à tubulação de entrada durante a cavitação.
A geração de cavitação pode provocar impactos de banda larga de muitas frequências; Porém, neste caso, a frequência comum das pás (o número de pás do impulsor multiplicado pelo número de rotações por segundo) e seus múltiplos dominam. Esse tipo de ruído de cavitação normalmente produz ruído de frequência-muito alta, mais conhecido como "ruído de explosão".
O ruído de cavitação também pode ser ouvido quando a vazão é inferior à condição de projeto, ou mesmo quando o NPSH de entrada disponível excede o NPSH exigido pela bomba, o que é um problema muito intrigante. A explicação proposta por Fraser sugere que esse ruído de frequência irregular muito baixa, mas de alta{1}}intensidade, se origina do refluxo na entrada ou saída do impulsor, ou em dois locais, e cada bomba centrífuga experimenta essa recirculação em uma determinada condição de diminuição da taxa de fluxo. Operar em condições de recirculação danifica a entrada e a saída das pás do impulsor (bem como o lado de pressão das palhetas guia da carcaça). O aumento na intensidade do ruído de impulso, o 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 severa queda de pressão, elas apresentam altas vazões que geram turbulência significativa. Embora o espectro de ruído gerado seja de banda muito larga, suas características estão 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 distribuição. Devido à perda significativa de fluxo causada pelo estrangulamento, taxas de fluxo mais altas 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 potencializado pelo desempenho acústico do sistema, fazendo com que a pressão dinâmica atinja periodicamente a pressão de vaporização do líquido, mesmo que a pressão estática na porta de sucção possa ser maior que esta pressão. Quando a pressão de circulação aumenta, as bolhas se rompem, produzindo ruído e impactando o sistema, o que pode causar corrosão e também produzir ruídos desagradáveis.
Quando a pressão da água quente pressurizada diminui através do 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 ser fornecida 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.
