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BOMBAS

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Funcionamento de bombas industriais.

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BOMBAS

Equipamento para bombeamento de fluidos

• São equipamentos mecânicos destinados á transferência de líquidos de um ponto para outro com auxílio de tubulações, fornecendo-lhe um acréscimo de energia.

• A escolha de uma bomba para uma determinada operação é influenciada pelos seguintes fatores: – A quantidade de líquido a transportar.– A carga contra a qual há que bombear o líquido.– A natureza do líquido a bombear.– A natureza da fonte de energia.– Se a bomba é utilizada apenas intermitente.

Tipos de Bombas

• Bombas de Deslocamento Positivo –São usadas para bombeamento contra altas pressões e quando requerem vazões de saída quase constantes. As bombas de deslocamento positivo se dividem em dois tipos:

– Alternativas – Rotativa

• Bombas Centrífugas - Caracterizam-se por operarem com altas vazões, pressões moderadas e fluxo contínuo.

– Radias – Francis

• Bomba Diafragma –São usadas para suspensões abrasivas e líquidos muito viscosos.• Bomba A Jato – Usam o movimento de uma corrente de fluido a alta velocidade para

imprimir movimento a outra corrente, misturando as duas.• Bomba Eletromagnética – Princípio igual ao motor de indução usada com líquidos de

alta condutividade elétrica não tem partes mecânicas móveis.

Comparativo

CENTRIFUGAS ALTERNATIVAS ROTATIVAS

Ausência de ponto mortoMelhor rendimento que as bombas centrifugas

Ausência de ponto morto

Menor preço de aquisiçãoSão indicadas para trabalharem com baixa vazão e alta pressão

Ocupam espaço reduzido

Baixo custo de manutenção Não há necessidades de escovamento Vazão uniforme

Ocupa menor espaço físico Baixa vibração

Não possuem válvulas Necessitam de fundações simples

Menor vibraçãoMais eficiente que as bombas centrífugas

Necessitam de fundações mais simples

Bombeiam liquido com impurezas como lodo, lama e etc

Menor rendimentoVazão pulsátil e função do seu movimento retilíneo alternado

Não são aconselháveis para líquidos abrasivos

Aspiração mais difícil Ocupam grande espaço Contra indicadas para grandes vazões

Escorvamento Requer fundações mais rígidasRequer manutenção mais freqüente que as bombas centrífugas

Não é aconselhável para trabalhar com pequenas vazões e altas pressões.

Possuem válvulas internamente

Vibram muito, mesmo que em marcha lenta Mais alto custo de aquisição e manutenção

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BOMBA CENTRIFUGAPode ser do tipo radial ou tipo Francis. A bomba centrífuga radial ou centrífuga pura é a que possui as pás do impelidor com a curvatura em um só plano. Nesse tipo de bomba, o fluxo saido impelidor perpendicularmente ao eixo. O impelidor cede energia ao líquido por meio da força centrífuga. A bomba centrífuga tipo Francis possui as pás do impelidor com curvatura em dois planos. Nesse tipo, a energia é cedida ao líquido pela força centrífuga e de arrasto. O líquido sai do impelidor perpendicular ao eixo.

A bomba centrífuga é o tipo mais usado, principalmente devido a sua versatilidade. Ela faz parte de um conjunto mais geral denominado turbobombas, que, além da centrífuga, inclui a bomba axial e a de fluxo misto.

• Os principais requisitos para que uma bomba centrífuga tenha um desempenho satisfatório: – Instalação correta, – Operação com os devidos cuidados

e, – Manutenção adequada

Qualquer operador que deseje proteger suas bombas de falhas freqüentes, além de um bom entendimento do processo, também deverá ter um bom conhecimento da mecânica das bombas

• Condições de perda de fluxo, : – Problemas de vedação – Problemas relacionados a partes da

bomba ou do motor: • Perda de lubrificação • Refrigeração • Contaminação por óleo

– Vazamentos na carcaça da bomba – Níveis de ruído e vibração muito

altos – Problemas relacionados ao

mecanismo motriz (turbina ou motor)

Princípios de Funcionamento

Se colocássemos gotículas de líquido sobre um disco, ao girá-lo com uma rotação N, as gotículas seriam expelidas para a periferia pelo efeito da força centrífuga.

A bomba centrífuga utiliza este mesmo princípio para funcionar. Faz uso da força centrífuga, advindo daí o seu nome. Na bomba, esta energia é cedida pelo impelidor, o qual orienta o fluxo do líquido pelos seus canais formados pelas pás e discos.Para uma bomba centrífuga funcionar adequadamente, há necessidade de que sua carcaça esteja cheia de líquido. Temos de substituir o ar preexistente em seu interior por líquido. Esta operação de encher a bomba é chamada de escorva da bomba.

Partes de uma Bomba Centrífuga

Partes de uma Bomba Centrífuga

APLICAÇÕES TIPICAS Bomba centrífuga é um tipo de bomba bastante versátil, daí seu grande emprego na indústria. Suporta desde serviços leves, como o bombeamento de água residencial, feito com bombas pequenas com 1/8hp, até bombas com consumo de potências bastante altas, que podem chegar a milhares de hp. Este tipo de bomba é usado praticamente em todas as indústrias, caso das unidades de uma refinaria, na exploração de petróleo, no transporte de líquidos (oleodutos), nas indústrias químicas, no abastecimento de água das cidades, em irrigação de lavouras, em termoelétricas, na indústria de papel e celulose, nas aciarias e nas demais indústrias.Uma das grandes vantagens da bomba centrífuga é sua capacidade de variar a vazão. As bombas pequenas podem operar de 10% a 120% da vazão de projeto. Nas bombas maiores, essa faixa de vazão costuma ser mais reduzida.Em boa parte dos processos que necessitam um controle de vazão, é utilizada uma válvula de controle na linha de descarga da bomba centrífuga. Conforme sua abertura seja aumentada ou reduzida, a perda de carga será alterada, modificando, como consequência, a vazão da bomba. Podemos usar também a rotação para variar a vazão.

BOMBA CENTRIFUGA RADIAL Outra denominação para a bomba centrifuga radial é bomba centrifuga radial pura. O nome de bomba centrifuga deve-se ao fato de ser a força centrifuga a responsável pela energia que o liquido recebe ao atravessar a bomba, passa pelos canais formados por pás de curvatura simples, que estão dentro do rotor que, pela sua rotação em alta velocidade, expele o fluido pela periferia do rotor devido à ação da força centrifuga.As partes fundamentais para o funcionamento da centrifuga são:* Rotor ou impelidor – é composto essencialmente de pás ou hélice que impulsionam o liquido.* Carcaça – serve para envolver todos os componentes de uma bomba.Para o funcionamento da bomba é necessário que a carcaça esteja completamente cheia do liquido a ser bombeado e, portanto, é imprescindível que o rotor permaneça submerso no liquido.

CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS CENTRIFUGAS RADIAS As bombas centrifugas radias puras são classificadas de acordo com:* a quantidade de rotores;* o numero de entradas de liquido para aspiração;* o tipo do rotor;* a posição do eixo;* o tipo de carcaça. Existem outras características que classificam uma bomba centrifuga radial pura; entretanto, citamos aquelas que são mais comumente usadas para classifica-la.

Classificação quanto à quantidade de rotores De acordo com a quantidade de rotores que as compõem, as bombas podem ser de dois tipos:* de simples estágio ou único rotor; e * de múltiplos estágios ou de múltiplos rotores.

Ao tipo de construção do impelidor

Fechado, Semifechado ou semi-aberto,Parcialmente fechado e Aberto.Os impelidores abertos e semi-abertos são empregados quando o líquidobombeado pode conter sólidos, que teriam dificuldade em passar pelos canaisde um impelidor fechado. Na indústria de petróleo, não é muito comum esta situação, excetuando-se o caso de parafinas ou de bombas de esgotamentos.Por isso, os impelidores são predominantemente do tipo fechado.

Inclinação das pás

Embora seja viável a operação com o impelidor de pás para frente, asbombas centrífugas não o utilizam por gerarem curvas instáveis. A maioriados impelidores de bombas centrífugas é projetada com pás para trás.As bombas de alta rotação costumam utilizar impelidores de pás retas.Nos ventiladores, as pás para frente são usadas com alguma freqüência.

CarcaçasAs carcaças das bombas centrífugas podem ser classificadas sob diversas formas.Quanto aos tipos: Voluta, Dupla voluta, Difusor, Concêntrica ou circular Mista (raramente utilizada).A carcaça em voluta, que pode ser simples ou dupla, é a mais usada em bombas industriais. Devido à dificuldade de fundição, nas bombas menores, de até 4" na descarga, as carcaças são normalmente de simples voluta. Somente as bombas de 6" e maiores são projetadas com dupla voluta.Comparando com a de simples voluta, a carcaça de dupla voluta reduz significativamente o esforço radial.A carcaça com difusor é mais empregada em bombas de multi-estágios.É também bastante usada em bombas verticais. Este tipo de carcaça proporcionauma baixa carga radial.A carcaça concêntrica ou circular é utilizada apenas em bombas pequenas.Alguns fabricantes, nas bombas menores, usam a carcaça circular e deslocam o impelidor, obtendo assim um esforço radial menor do que com voluta simples quando trabalha fora do ponto de projeto.A carcaça mista é composta de pás difusoras e voluta em série. Raramenteé utilizada.As carcaças também podem ser classificadas quanto ao tipo da partição:Partida horizontalmente ou axialmente.Partida verticalmente ou radialmente.

Bombas de simples estágio

Essas bombas têm único rotor e são também conhecidas como bomba desimples ou único estágio, caracterizando uma bomba centrifuga radial pura.

Bombas de múltiplos estágiosUma bomba que tem mais de um rotor ou estágio é conhecida como bomba de múltiplos estágios.Ela é usada quando necessário bombear o liquido a uma altura que não é atingida por intermédio de uma bomba centrifuga radial pura.Os rotores são fixados sequencialmente em um mesmo eixo, na mesma carcaça da bomba, em compartimentos diferentes. O liquido, ao entrar na bomba, enche o primeiro compartimento, passa pelo centro do rotor e é expelido em sua periferia. Isso acontece sucessivamente até o ultimo rotor instalado aumentando, dessa forma, a sua altura de descarga.

Operação de Bombas CentrífugasAs bombas centrífugas são equipamentos mecânicos e, portanto, estão sujeitas a problemas operacionais que vão desde uma simples redução de vazão até o não funcionamento generalizado ou colapso completo. Mesmo que o equipamento tenha sido bem projetado, instalado e operado, mesmo assim estará sujeito a desgastes físicos e mecânicos com o tempo. Os problemas operacionais podem surgir das mais diversas origens como imperfeições no alinhamento motor-bomba, falta de lubrificação ou lubrificação insuficiente ou qualidade inadequada do lubrificante, etc, colocação e aperto das gaxetas, localização do equipamento, dimensionamento das instalações de sucção e recalque, bem como suas próprias instalações, fundações e apoios na casa de bombas, qualidade da energia fornecida, etc. Entrada de ar, sentido de rotação incorreta do rotor e entrada de sólidos no interior das bombas também não são ocorrências raras de acontecerem, principalmente nas fases iniciais de operação do bombeamento. De um modo geral operar uma bomba com vazão reduzida implica em aumento do empuxo radial e da temperatura do líquido bombeado, além de gerar um retorno de fluxo, extremamente prejudicial a estrutura do rotor. Por outro lado vazões excessivas provocam aumento do NPSHr e redução do NPSHd e, consequentemente, aumentando a possibilidade de surgimento de cavitação. Também o excesso de vazão aumentará a potência requerida podendo, com isso, causar danos significativos ao sistema de fornecimento de energia mecânica (motor). Os principais defeitos que ocorrem em bombas centrífugas são descarga insuficiente ou nula, pressão deficiente, perca da escorva após partida, consumo excessivo de energia, rápidos desgastes dos rolamentos e gaxetas, aquecimentos, vibrações e ruídos. E as principais causas são presença de ar ou vapor d’água dentro do sistema, válvulas pequenas ou inadequadamente abertas, submergência insuficiente, corpos estranhos no rotor, problemas mecânicos, refrigeração inadequada, lubrificação má executada, desgaste dos componentes, desvios de projeto e erros de montagem.

Problemas Mais Comuns

• Corrosão

- Ataques Químicos (interna)

- Meio Ambiente (externa)

-- Falta de Limpeza (interna)

-- Cavitação

Cavitação

• Ocorre quando a pressão de sucção está abaixo da requerida pela bomba, formando bolhas de vapor nas cavidades do rotor e são transportados para a região de alta pressão ocorre vibração do equipamento e destruição.

Problemas com o Acionador

problemas mecânicos na bomba;

altura manométrica total muito baixa,

bombeando líquido demais;

altura manométrica total do sistema mais elevada que a de projeto da bomba;

rotor parcial ou totalmente obstruído;

viscosidade ou densidade do líquido bombeado diferente daquela para a qual a bomba foi projetada.

Fatores externos ao acionador que provocam sobrecarga de corrente:

Procedimentos de manutenção preventiva Em um programa de manutenção na operação de uma estação elevatória, é indispensável que sejam feitas observações e inspeções diárias, mensais, semestrais e anuais, em todas as instalações eletromecânicas. Diariamente o operador deverá anotar, caso ocorram, variações de corrente, temperaturas excessivas nos mancais da caixa de gaxetas, vibrações anormais e ruídos estranhos. O surgimento de alterações como estas, indicam a necessidade imediata de inspeções corretivas. Como procedimentos preventivos, mensalmente deverão ser verificados o alinhamento do conjunto motor-bomba, a lubrificação das gaxetas, a temperatura dos mancais e os níveis do óleo e corrigí-los, se necessário. Semestralmente o pessoal da manutenção deverá substituir o engaxetamento, verificar o estado do eixo e das buchas quanto a presença de estrias e, através da caixa de gaxetas, examinar o alinhamento e nivelamento dos conjuntos motor-bombas e verificar se as tubulações de sucção ou de recalque estão forçando indevidamente alguma das bombas e, finalmente, medir as pressões nas entradas e saídas das bombas. Independente de correções eventuais, anualmente devem ser providenciadas uma revisão geral no conjunto girante, no rotor e no interior da carcaça, verificar os intervalos entre os anéis, medir a folga do acoplamento, substituir as gaxetas, trocar o óleo e relubrificar os mancais. É claro que esse acompanhamento sistemático não dá garantias que não ocorrerá situações emergenciais, mas a certeza que este tipo de ocorrência será muito mais raro é inquestionável.

CONCLUSÃO

Bombas centrifugas de modo geral são as bombas mais utilizadas pela fácil operação e uma única bomba pode abranger uma grande faixa de trabalho (variando a rotação e o diâmetro do rotor) e aplicação em diversas áreas industriais, atendendo as expectativas de operação de uma excelente bomba, não oferecendo perigo de se ultrapassar, em uma instalação qualquer , a pressão máxima (Shuttoff) da bomba quando em operação e apresentam baixo custo de construção com ótimos rendimentos.Se não houver alteração de vazão a pressão se mantém praticamente constante.