Resfriamento do Motor Submersível: Quando uma Bomba de Poço Profundo Precisa de um Anel de Fluxo?

Um motor submersível funciona debaixo d'água, mas estar submerso não garante automaticamente um arrefecimento adequado.

O motor gera calor sempre que a bomba está funcionando. Este calor deve ser transferido para a água que flui ao longo da superfície externa do motor.O motor pode superaquecer mesmo que o conjunto completo da bomba permaneça debaixo d'água.

Uma mangueira de fluxo, também chamada de mangueira de indução de fluxo, cobertor de resfriamento ou jaqueta de resfriamento, controla o caminho da água ao redor do motor.Ele força a água bombeada para viajar ao longo da superfície do motor antes de entrar na entrada da bomba.

Uma mangueira de fluxo é geralmente necessária em poços de grande diâmetro, tanques abertos, reservatórios, poços de alimentação superior e outras instalações onde o movimento natural da água pode não fornecer um resfriamento do motor suficiente.

No entanto, não deve ser adicionado apenas de acordo com uma regra geral. O engenheiro deve avaliar o diâmetro do motor, o diâmetro da caixa, a taxa de bombeamento, a temperatura da água,posição do fluxo de entrada e orientação da instalação.

Uma bomba de perfuração consiste normalmente em duas secções principais:

• Secção da bomba hidráulica

• O motor elétrico submersível

Em uma instalação vertical convencional, a secção da bomba é posicionada acima do motor.

Quando a água subterrânea entra no poço abaixo do motor, ela flui para cima ao longo da superfície do motor antes de chegar à entrada da bomba.

O arrefecimento adequado depende, portanto, do movimento da água, não simplesmente da presença da água.

Se o invólucro for excessivamente grande em relação ao motor, o mesmo fluxo de bombeamento é distribuído em uma área anular maior.e o efeito de arrefecimento pode tornar-se insuficiente.

O resfriamento também pode ser inadequado quando a água chega à entrada da bomba sem passar primeiro pelo motor.

Uma mangueira de fluxo é um tubo cilíndrico montado em torno do motor submersível e parte do conjunto da bomba.

A extremidade superior é normalmente selada perto ou acima da entrada da bomba.

Este arranjo muda o curso da água.

Em vez de entrar na bomba diretamente do poço ou tanque circundante, a água deve entrar através da abertura inferior da manga.Em seguida, flui para cima através do espaço estreito entre a manga e o motor antes de chegar à entrada da bomba.

A manga desempenha três funções importantes:

• Dirige a água ao longo da superfície do motor.

• Aumenta a velocidade da água de arrefecimento ao redor do motor.

• Reduz a possibilidade de a água passar pelo motor e entrar directamente na bomba.

Uma mangueira de fluxo não aumenta o desempenho hidráulico da bomba, mas fornece ao motor um ambiente de arrefecimento adequado.

Um invólucro grande proporciona mais espaço ao redor da bomba, mas mais espaço não melhora necessariamente o resfriamento do motor.

Quando o invólucro é muito maior que o motor, a área de fluxo anular aumenta.

Por exemplo, o mesmo fluxo da bomba produzirá uma velocidade de arrefecimento mais baixa num invólucro largo do que num invólucro que se encaixa mais estreitamente na bomba.

Isto não significa que todos os poços grandes necessitem automaticamente de um manto de fluxo.

• Fluxo de bombeamento

• Diâmetro externo do motor

• Diâmetro interno mínimo do invólucro

• Velocidade de arrefecimento do motor exigida

• Localização do fluxo de entrada do poço

Se a velocidade calculada ou confirmada for inferior às exigências do fabricante do motor, deve considerar-se uma mangueira de tamanho correto.

As bombas de poço submersíveis são por vezes instaladas em tanques de água, reservatórios, lagoas ou outras massas de água abertas.

Nestas aplicações, a água pode aproximar-se da entrada da bomba de todas as direções.

A água circundante pode, portanto, permanecer relativamente estagnada em torno do motor, particularmente durante a operação contínua de alta carga.

Uma mangueira de arrefecimento fornece um caminho de água controlado e é geralmente necessária para este tipo de instalação.

As informações de instalação do SLAPK QJ recomendam especificamente a instalação de uma camisa de arrefecimento ao redor do motor da bomba quando a unidade for utilizada numa piscina.O desenho final da mangueira deve ainda ser confirmado para o motor e a instalação seleccionados.

Um poço de alimentação superior é aquele em que uma parte significativa da água subterrânea entra na caixa acima da entrada do motor ou da bomba.

A água que flui para baixo de uma formação superior pode chegar à entrada da bomba sem passar ao longo do corpo inferior do motor.

Uma mangueira com entrada abaixo do motor força a água a descer para fora da mangueira e depois para cima ao longo do motor antes de entrar na bomba.

A posição do fluxo de entrada deve, por conseguinte, ser tida em consideração ao rever as informações do desenho de conclusão do poço e do ensaio de bombeamento.

Se a bomba for colocada abaixo da secção principal do poço, protegida ou perforada, a água pode entrar acima da bomba.

Isto cria um risco de arrefecimento semelhante a uma instalação de alimentação superior.

A profundidade da instalação deve ser revisada em relação a:

• Intervalos de detecção

• Outros aparelhos de televisão

• Formações produtoras de água

• Elevação da admissão da bomba

• Posição do motor

O nível dinâmico da água por si só não revela a direção do movimento da água dentro do poço.

Uma bomba de furo pode ser instalada horizontalmente num tanque ou reservatório quando a montagem vertical não for prática.

A operação horizontal requer uma confirmação específica do fabricante da bomba e do motor, tendo em conta os rolamentos, as condições de empuxo, o espaço livre de admissão e o arrefecimento do motor.

A convecção natural em torno de um motor horizontal não é um substituto para o fluxo de resfriamento necessário.

O manto não deve apoiar-se directamente no fundo do reservatório nem ser obstruído por sedimentos.

Uma bomba pode ser fisicamente grande, mas operar a um fluxo relativamente baixo devido ao estrangulamento, à resistência do sistema ou ao controle de velocidade variável.

Um arranjo de arrefecimento adequado ao fluxo de projeto completo pode tornar-se inadequado à velocidade mínima de funcionamento ou ao fluxo contínuo mínimo.

Para uma aplicação de acionamento de frequência variável, verifique o arrefecimento do motor em toda a faixa de velocidades pretendida e não apenas no ponto de funcionamento nominal.

O estrangulamento contínuo deve também ser cuidadosamente verificado, pois pode afastar a bomba da sua gama de funcionamento preferida, reduzindo simultaneamente o fluxo de arrefecimento.

A água quente elimina o calor do motor de forma menos eficaz do que a água mais fria.

Um dispositivo de arrefecimento adequado às temperaturas normais das águas subterrâneas pode não ser suficiente num poço geotérmico, num reservatório de água quente ou numa aplicação industrial.

O serviço a altas temperaturas pode afectar:

• Isolamento de enrolamento do motor

• Rolamentos

• Cabos de alimentação

• Componentes de vedação

• Lubrificantes

• Fluxo de arrefecimento necessário

• Carga admissível do motor

Uma mangueira de fluxo pode melhorar o movimento da água, mas não torna automaticamente um motor padrão adequado para água quente.

A velocidade da água de arrefecimento depende principalmente de três variáveis:

• Fluxo de bomba real

• Diâmetro externo do motor

• Diâmetro interno do invólucro ou da manga

O fluxo disponível passa através do espaço anular entre o motor e o invólucro ou manga.

A relação básica é:

A área de fluxo anular é determinada a partir do diâmetro interno do invólucro e do diâmetro externo do motor.

Antes de efectuar o cálculo, certifique-se de que todas as unidades são consistentes e não misture metros cúbicos por hora, litros por segundo, milímetros e metros sem as conversões correctas.

A velocidade calculada deve então ser comparada com a exigência do modelo exacto do motor.

Não se deve aplicar uma velocidade mínima universal a todos os motores submersíveis.

• Diâmetro do motor

• Potência do motor

• Fabricante

• Temperatura da água

• Carregamento do motor

• Orientação vertical ou horizontal

• Serviço contínuo ou intermitente

Solicitar ao fornecedor o manual de instalação do motor ou uma confirmação por escrito.

A série nominal de bombas não determina a condição de arrefecimento.

A designação 6SP ou 8SP identifica a classe aproximada de diâmetro da bomba, mas os cálculos de arrefecimento dependem do diâmetro externo real do motor e do diâmetro interno real da carcaça ou mangueira.

O desenho completo do modelo deve ser verificado, uma vez que as seguintes dimensões podem diferir:

• Diâmetro da bomba hidráulica

• Diâmetro do motor

• Projeção do guarda-cabeça

• Diâmetro do engate

• Diâmetro interno da manga

• Espessura da parede da manga

Uma mangueira deve proporcionar espaço suficiente para as tolerâncias do motor, do cabo e do conjunto, mantendo a velocidade de arrefecimento necessária.

Para mais orientação dimensional, verBombas de 6 ou 8 polegadas: como escolher.

A extremidade inferior da manga deve estender-se por baixo do motor, de modo a que a água entre por baixo dela.

Se a abertura inferior terminar acima do fundo do motor, parte da água poderá contornar a superfície do motor.

A extensão e o espaço livre de entrada exigidos devem ser confirmados para o conjunto específico.

A parte superior da mangueira é normalmente fechada em torno da bomba perto da entrada.

Uma vedação fraca permite que a água entre diretamente no topo, reduzindo a quantidade de fluxo que passa ao longo do motor.

O sistema de vedação deve ter em conta:

• Geometria da bomba

• Cabo de alimentação

• Proteção de cabos

• Ferramentas de fixação

• Tolerâncias de montagem

• Materiais para mangas

A vedação deve orientar o fluxo sem danificar o cabo de alimentação ou restringir o acesso à manutenção.

A abertura inferior da mangueira deve ter uma área livre suficiente para admitir o fluxo total da bomba sem perdas excessivas na entrada.

A entrada não deve ser bloqueada por:

• Sedimentos de poços

• Pavimentos de reservatórios

• Apoio estrutural

• Resíduos

• Paredes próximas

• Filtros mal colocados

Em instalações horizontais, a tampa deve ser apoiada de modo a manter a entrada livre.

O desenho da manga não deve comprimir, esfregar ou dobrar fortemente o cabo do motor.

O encaminhamento dos cabos deve ser planeado antes da fabricação, sendo que qualquer abertura de cabo deve ser suave e protegida contra bordas metálicas afiadas.

O cabo deve permanecer seguro durante a instalação, a operação e a remoção da bomba.

O material da funda deve ser compatível com o líquido bombeado e com o ambiente de instalação.

Os materiais possíveis incluem aço inoxidável, aço revestido ou plásticos de engenharia adequados.

• Química da água

• Temperatura

• Risco de corrosão

• Cargas mecânicas

• Diâmetro da manga

• Profundidade da instalação

• Vida útil exigida

Uma mangueira de aço carbono não deve ser colocada em água corrosiva sem revisar a vida útil do revestimento e a interação galvânica com componentes de aço inoxidável.

Um motor pode permanecer completamente debaixo d'água e ainda superaquecer se houver movimento insuficiente de água ao longo de sua superfície.

A submersão protege a entrada da bomba de absorção de ar, mas não prova que a velocidade de resfriamento necessária existe.

O fluxo operacional contínuo mais baixo esperado pode reger a revisão do arrefecimento.

Considere a operação com pressão reduzida, a operação de velocidade variável, a diminuição do rendimento do poço e as alterações na resistência do sistema.

As medições do nível da água mostram a quantidade de água acima da bomba, mas não mostram se a água passa pelo motor.

Revisar o ecrã do poço, as perfurações e as formações de produção.

Uma manga desnecessariamente grande deixa um amplo espaço anular ao redor do motor e pode não gerar velocidade de resfriamento suficiente.

O diâmetro da manga deve ser selecionado através de cálculo e revisão do fabricante.

Uma mangueira demasiado pequena pode interferir com o cabo do motor, as tolerâncias de montagem e a instalação.

Se a mangueira não se estender abaixo do motor, a água pode contornar parte da superfície que precisa de arrefecimento.

Um manto de arrefecimento não pode corrigir:

• Fluxo excessivo da bomba

• Rendimento insuficiente do poço

• Cabeça dinâmica total incorreta

• Submersão inadequada da bomba

• Voltagem do motor inadequada

• Temperatura excessiva da água

• Operação fora da curva da bomba

Cada questão deve ser avaliada separadamente.

Em aplicações de bomba de poço, os seguintes termos são frequentemente utilizados para dispositivos semelhantes:

• Mão de fluxo

• Capa do inductor de fluxo

• Capa de refrigeração

• Cobre de refrigeração

• Capa de refrigeração

A terminologia varia entre fabricantes e mercados.

A questão importante não é o nome, mas a função: o dispositivo obriga a água bombeada a viajar ao longo da superfície do motor à velocidade exigida?

Um colete concebido apenas como cobertura protetora pode não proporcionar a mesma função hidráulica que uma mangueira de indução de fluxo devidamente fechada.

Fornecer as seguintes informações quando pedir ao fornecedor de bombas que verifique se é necessária uma mangueira de fluxo:

• Modelo completo da bomba

• Modelo do motor e potência nominal

• Fluxo operacional real

• Fluxo contínuo mínimo

• Diâmetro externo do motor

• Diâmetro interno do invólucro do poço

• Instalação de reservatório ou poço aberto

• Orientação vertical ou horizontal

• Nível estático da água

• Nível estabilizado da água de bombeamento

• Profundidade da instalação da bomba

• Intervalos de revestimento de revestimento, revestidos ou perfurados

• Localização do fluxo de água

• Temperatura da água

• Programa de funcionamento contínuo ou intermitente

• Faixa de funcionamento de velocidade variável

• Dimensões e materiais disponíveis da manga

• Distância entre o motor e o fundo do poço ou do fundo do reservatório

Um desenho dimensional e um diagrama de bem-completamento são particularmente úteis porque mostram se é provável que a água ignore o motor.

Não. Um poço convencional já pode conduzir água suficiente para cima ao longo do motor. Uma manga é necessária quando a instalação natural não pode fornecer as condições de arrefecimento especificadas para o motor.

Uma caixa maior reduz a velocidade da água ao redor do motor para um dado fluxo.

Em um tanque aberto, a água pode se aproximar da entrada da bomba sem passar pelo motor.

Não. Uma mangueira melhora o resfriamento do motor, mas não cria água nem mantém o nível dinâmico da água.Dispositivos de controlo ou de protecção do motor.

Não, não é uma melhoria de desempenho hidráulico, o seu propósito é guiar a água de arrefecimento através do motor.

É possível. O motor deve ser suficientemente arrefecido ao menor caudal e velocidade de funcionamento contínuos.

Não, a entrada de água deve permanecer aberta, com suportes adequados e uma distância suficiente do fundo do tanque, dos sedimentos e das paredes próximas.

Um motor submersível é resfriado pela água que se move ao longo de sua superfície exterior.

Deve considerar-se uma tampa de fluxo quando:

• O invólucro do poço é muito maior que o motor.

• A água entra no poço acima da bomba ou do motor.

• A bomba é instalada abaixo da secção revestida ou perfurada.

• A unidade funciona num tanque, reservatório ou outro corpo de água aberto.

• A bomba é instalada horizontalmente.

• O fluxo de funcionamento é demasiado baixo para manter a velocidade de arrefecimento necessária.

• A alta temperatura da água reduz a margem de arrefecimento disponível.

A selecção final deve basear-se no modelo real do motor, no caudal de funcionamento, no diâmetro do invólucro ou da mangueira, na direcção de entrada e na temperatura da água.

Envie ao SLAPK o seu fluxo e cabeça necessários, modelo de bomba e motor, diâmetro interno da caixa, desenho de instalação, níveis de água estática e de bombeamento, posição da tela, temperatura da água,orientação da instalação, tensão, frequência e programa de funcionamento.

Os nossos engenheiros podem rever a configuração da bomba QJ ou SP, as condições de arrefecimento do motor e se é necessária uma mangueira de fluxo de tamanho adequado.

Contactar a SLAPK para uma selecção e revisão da refrigeração da bomba de poço