Um compilado sobre recirculação em bombas centrífugas
Recirculação é um tópico que geralmente não é abordado nas aulas sobre bombas centrífugas. Imagino que isso se deve porque ele não está presente nos livros do Macintyre, Henn, Azevedo Netto e do Fox. Por outro lado, tópicos de cavitação sempre estão presentes. Mas o que a recirculação tem a ver com a cavitação?
Para começar, vamos para uma definição simples apresentada por Warren Fraser num artigo que foi traduzido pela revista DAE. A recirculação é uma inversão do escoamento na entrada ou na saída das palhetas do rotor. Este fenômeno está presente em todos os rotores e possui ponto bem definido, que pode ser previsto a partir da velocidade específica de sucção. Na imagem a seguir, fica claro o que é isso a partir das linhas de fluxo. Interessante observar que, para verificar experimentalmente a ocorrência da recirculação, colocaram tubos de pitot na sucção da bomba e observar a alteração da pressão no manômetro.
Então, o que recirculação tem a ver com cavitação? Bom, existem casos em que se notam sintomas de cavitação no rotor ou na voluta mesmo quando o NPSHd é muito superior ao NPSHr. Quando acontece isso, pode ser um indício de que a operação da bomba está no ponto de recirculação. Segundo Fraser, uma possível explicação é que a velocidade relativa entre o escoamento está entrando no rotor e o escoamento que está saindo é suficientemente grande para chegarmos abaixo da pressão de vapor.
Algumas sintomas que indicam cavitação por recirculação:
Para prever a ponto de recirculação, Fraser apresenta um gráfico que relaciona a velocidade específica de sucção calculada no BEP, o tipo de sucção e o ponto Q/Qbep (%) que vai acontecer a recirculação.
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Interessante também é observar que alguns pesquisares relacionaram a recirculação com confiabilidade. Bloch e Budris apresentam um gráfico relacionando o % da vazão em função da vazão no ponto de rendimento máximo (Q/Qbep) e um fator de confiabilidade. Exemplo: Para uma bomba que se esperaria um MTBF de 48 meses, operando no ponto Q/Qbep = 60% com fator de confiabilidade = 0,6; seu MTBF cai para 28,8 meses.
Existe também a curva de Barringer-Nelson, que relaciona diversos problemas com o ponto de operação das bombas em função de Q/Qbep e a diminuição de seu MTBF.
Finalizando, recirculação é um assunto importante que muitas vezes é esquecido no projeto e pode explicar várias falhas nas bombas centrífugas. Abaixo algumas indicações de leitura:
Pump User's Handbook (H. Bloch; A. Budris)