Bombas centrífugas desempenham um papel vital em uma variedade de aplicações industriais como ferramentas de transferência de fluidos confiáveis e eficientes. À medida que as indústrias se esforçam para melhorar a eficiência energética e o desempenho, a escolha da tecnologia do motor torna-se crítica. Nos últimos anos, motores síncronos de ímã permanente (PMSMs) surgiram como uma solução inovadora para alimentar bombas centrífugas.
Uma bomba centrífuga é um dispositivo mecânico que faz uso do princípio da força centrífuga para transferir fluido de um ponto para outro. Em termos gerais, elas se aplicam em indústrias que lidam com o processamento de petróleo e gás, tratamento de água, processamento químico e sistemas HVAC. As bombas centrífugas contêm uma série de componentes-chave que são integrais à operação da bomba. Provavelmente o componente mais crítico da bomba centrífuga é o impulsor. Ele consiste em uma série de lâminas curvas ou lâminas montadas em um eixo giratório. A força centrífuga da rotação do impulsor serve para enviar o fluido radialmente para fora e para cima em direção ao alojamento. Muito se fala sobre o impulsor em design e configuração em relação à eficiência e desempenho.
O invólucro é o elemento estacionário no qual o impulsor é instalado. O papel principal deste elemento é reunir o líquido que sai do impulsor e transformar sua energia cinética em energia de pressão com o mínimo de choque possível. O invólucro - na verdade, seu formato espiral - reduz a turbulência e participa da suavização do fluxo do fluido.
O fluido entra inicialmente na bomba centrífuga pela entrada de sucção, onde ele inicializa a ação de bombeamento. Ele então passa por um impulsor, onde energia e velocidade são transferidas para o fluido. Ele então passará para o invólucro, onde a velocidade do fluido será reduzida e a pressão aumentada. Finalmente, o fluido sairá da bomba pela porta de drenagem e continuará a fluir para o destino que deveria.
Selos são aplicados para a operação eficiente de bombas centrífugas. Selos de eixo evitam vazamento de fluido ao longo de um eixo rotativo; isso significa que eles fazem a bomba operar eficientemente sem contaminação ou danos. Os selos mais amplamente usados em uma bomba centrífuga são selos mecânicos e gaxetas.
Bombas centrífugas podem ser de diferentes tipos, dependendo do design e da aplicação. Bombas de estágio único contêm um único impulsor, enquanto bombas de múltiplos estágios contêm vários impulsores em série. Exemplos de aplicação são sistemas de circulação de água onde isso é necessário em baixas pressões, já que grandes valores de pressão podem ser obtidos a partir de vários estágios, ou em qualquer tipo de aplicação de bomba de alimentação de caldeira.
Utilização de PMSMs em aplicações de bombas centrífugas
Conhecendo a estrutura geral e os princípios de funcionamento das bombas centrífugas, também é crucial aprender que o uso de motores síncronos de ímã permanente em aplicações de bombas centrífugas realmente mudou a eficiência e a confiabilidade do sistema de transferência de fluidos em todas as indústrias. Os motores síncronos de ímã permanente se tornaram a primeira escolha para acionar bombas centrífugas devido ao controle sofisticado e à alta eficiência energética nas indústrias de tratamento de água, petróleo e gás e mineração.
Sistemas de tratamento e abastecimento de água
Nos processos de tratamento e fornecimento de água, esses motores síncronos de ímã permanente são muito cruciais para garantir a entrega oportuna e eficaz da água tratada para comunidades e cidades. Os motores síncronos de ímã permanente fazem parte dos sistemas de bombeamento centrífugo que transferem grandes volumes de água tratada dentro da estação de bombeamento ou das estações de tratamento de água. Os motores síncronos de ímã permanente têm capacidades de controle apropriadas para que esses sistemas operem dentro das demandas de taxas de fluxo e pressão que variam. Esses sistemas, quando instalados em instalações de tratamento de água, fornecem enormes quantidades de economia de energia e, correspondentemente, reduzem os custos operacionais de fornecer um suprimento contínuo e confiável de água ao consumidor.
Sistemas de bombeamento para a indústria de petróleo e gás
Bombas centrífugas acionadas por motores síncronos de ímã permanente têm aplicações muito importantes nas indústrias de petróleo e gás para uma ampla gama de aplicações de transferência de fluidos. Aplicações destas são encontradas em estações de bombeamento, oleodutos ou mesmo plataformas onshore/offshore, uma vez que o motor síncrono de ímã permanente fornece alto torque e bom controle de velocidade para as árduas demandas vindas de petróleo bruto, gás natural e outros fluidos. Em outras palavras, uma vez que esses motores síncronos de ímã permanente são robustos e confiáveis, tais bombas centrífugas podem ser operacionalmente eficientes mesmo em condições ambientais ou operacionais exigentes, aumentando assim a produtividade geral e a segurança em uma planta operacional. Além disso, a eficiência energética por meio de motores síncronos de ímã permanente usa menos consumo de energia de acordo com as crescentes preocupações que a sustentabilidade dita que uma indústria deve analisar seriamente.
Mineração e processamento mineral
Bombas centrífugas acionadas por motores síncronos de ímã permanente são viáveis em mineração e processamento de minerais. Aplicações de operações de mineração incluem desidratação, transporte de lamas e suprimento de água. Motores síncronos de ímã permanente são extremamente eficientes; portanto, eles podem garantir operação econômica e confiável até mesmo em locais de mineração remotos. A bomba acionada por motor síncrono de ímã permanente tem capacidade de controle de precisão para acomodar diferentes densidades de lama e taxas de fluxo, oferecendo desempenho e consumo de energia ideais. Motores síncronos de ímã permanente têm sido aplicados em mineração e processamento de minerais para eficiência em operações e gerenciamento de recursos. Aplicações de PMSMs em bombas centrífugas são tão grandes em todas as indústrias devido às vantagens exclusivas de eficiência energética, precisão no controle e confiabilidade na operação. A integração de motores síncronos de ímã permanente muda o padrão para transporte de fluidos com relação à extensão de desempenho e sustentabilidade.
Principais considerações para implementação do PMSM
A seguir estão alguns dos principais fatores que devem ser mantidos em mente ao implementar um PMSM em um sistema de bomba centrífuga. Esses são alguns dos principais fatores que se tornam bastante vitais para atingir o melhor desempenho de PMSMs em sistemas de bomba centrífuga. Vamos levá-lo por uma série desses desafios potenciais que podem surgir em um processo de implementação, com soluções para superá-los.
Seleção do motor
O dimensionamento adequado do motor é importante para o desempenho eficiente de motores síncronos de ímã permanente em sistemas de bombas centrífugas.
Particularmente, os motores devem ser dimensionados de forma ideal para fornecer o grau necessário de torque, velocidade e potência para uma determinada aplicação. Motores subdimensionados resultarão em ineficiência, superaquecimento e, finalmente, falha precoce, enquanto motores superdimensionados reduzem a eficiência energética com custos mais altos. A determinação do tamanho correto do motor depende do fluxo da bomba, pressão de cabeça e atrito do sistema. Isso é melhor realizado com o fabricante do motor ou um engenheiro para garantir que o motor de tamanho apropriado para a aplicação esteja disponível. Métodos de controle Os motores síncronos de ímã permanente têm métodos de controle sofisticados; é possível ajustar finamente a velocidade e o torque do motor para oferecer operação superior em bombas centrífugas.
Métodos de controle
A escolha do método de controle depende da aplicação, ou seja, se as aplicações são aplicações de velocidade constante ou variável. As formas padrão de métodos de controle incluem controle escalar e controle vetorial. Enquanto o controle escalar é simples e barato de implementar para aplicações de baixo desempenho, o controle vetorial oferece controle mais sofisticado; portanto, ele se adapta melhor a aplicações de alto desempenho. A seleção do método de controle apropriado também dependerá do ambiente operacional, da fonte de alimentação disponível e da complexidade do sistema, entre outras considerações de projeto.
Precauções de instalação
A confiabilidade e eficiência dos sistemas de bombas centrífugas dependem da instalação apropriada dos motores síncronos de ímã permanente. Os motores devem ser posicionados em relação ao resfriamento e devem ser alinhados. O posicionamento dos motores deve ser otimizado em relação ao bom acesso, manutenibilidade e segurança. O alinhamento adequado reduz a vibração e previne falhas prematuras nos rolamentos. Dependendo do ambiente de operação e das condições de temperatura com as quais um motor lidará, o resfriamento apropriado por ar ou líquido é observado. A instalação deve ser realizada levando em consideração as recomendações do fabricante e de acordo com as melhores práticas, tendo em mente possíveis problemas decorrentes de ruído elétrico, vibração ou redução de eficiência.
Possíveis desafios e soluções
Um motor síncrono de ímã permanente instalado em um sistema de bomba centrífuga apresenta algumas desvantagens que precisam ser superadas em busca de seu desempenho ideal.
A primeira desvantagem é a suscetibilidade ao ruído elétrico devido à alta frequência de comutação, o que pode resultar em interferência em outros equipamentos elétricos do sistema.
As técnicas adequadas de aterramento e blindagem reduzem o ruído elétrico e evitam interferências.
Outro problema é o superaquecimento do motor; isso pode ser devido a resfriamento insuficiente ou dimensionamento inadequado do motor. Resfriamento suficiente e dimensionamento correto do motor podem evitar superaquecimento e prolongar sua vida útil. Na conclusão, os recursos avançados de controle dos motores síncronos de ímã permanente, alta eficiência energética e operação confiável os tornam a primeira escolha para acionar bombas centrífugas. Os motores síncronos de ímã permanente em bombas centrífugas desempenharão um papel importante no fornecimento de um sistema de transporte sustentável, confiável e com eficiência energética. Além disso, o forte papel que ele pode desempenhar em bombas centrífugas diz respeito principalmente ao desenvolvimento de sistemas de entrega globais inovadores porque as indústrias hoje consideram mudar para práticas de sustentabilidade e eficiência energética.