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Tipos de máquinas hidráulicas

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE

    MQUINAS HIDRULICAS Bomba Centrfuga

    Prof. Carlos Fernandes

  • SUMRIO

    1 MQUINAS HIDRULICAS ...................................................................................... 4

    1.1 DEFINIO ........................................................................................................... 4

    1.2 CLASSIFICAO ................................................................................................. 4

    2 BOMBAS ....................................................................................................................... 4

    2.1 DEFINIO ........................................................................................................... 4

    2.2 CLASSIFICAO ................................................................................................. 4

    2.3 BOMBAS CENTRFUGAS ................................................................................... 5

    2.3.1 Definio .......................................................................................................... 5

    2.3.2 Descrio .......................................................................................................... 5

    2.3.3 Classificao .................................................................................................... 7

    2.3.4 Grandezas caractersticas ............................................................................... 11

    2.3.5 Altura manomtrica ou Carga - H .................................................................. 11

    2.3.6 Rendimentos ................................................................................................... 12

    2.3.7 Potncia solicitada pela bomba - Pb ............................................................... 14

    2.3.8. Curvas caractersticas da bomba ................................................................... 14

    2.3.9 Associao de bombas ................................................................................... 16

    2.3.10 Srie homloga............................................................................................. 21

    2.3.11 Velocidade especfica................................................................................... 22

    2.4. CAVITAO ...................................................................................................... 22

    2.4.1 Descrio do fenmeno .................................................................................. 22

    2.4.2 NPSH ............................................................................................................. 23

    2.4.3 Altura de suco ............................................................................................. 24

    2.4.4 Vrtice ............................................................................................................ 24

    2.4.5 Escorvamento ................................................................................................. 25

    2.4.6 Precaues contra o aparecimento de cavitao ............................................ 25

    3 OPERACIONALIDADE DAS BOMBAS CENTRFUGAS...................................... 28

  • 3.1 OCORRNCIAS .................................................................................................. 28

    3.2 PROCEDIMENTOS DE MANUTENO PREVENTIVA ............................... 28

    4 INFORMAES COMPLEMENTARES .................................................................. 29

    4.1 NMERO DE CONJUNTOS ............................................................................... 29

    4.2 SELEO ............................................................................................................. 29

    4.3 MANUAL DE INSTRUES ............................................................................. 29

    4.4 CASA DE BOMBAS ............................................................................................ 30

    4.5 ACESSRIOS E DISPOSITIVOS COMPLEMENTARES ................................ 30

  • 1 MQUINAS HIDRULICAS

    1.1 DEFINIO

    Mquinas Hidrulicas so mquinas que trabalham fornecendo, retirando ou modificando a

    energia do lquido em escoamento.

    1.2 CLASSIFICAO

    As mquinas hidrulicas podem ser classificadas em:

    Mquinas operatrizes - introduzem no lquido em escoamento a energia externa, ou

    seja, transformam energia mecnica fornecida por uma fonte (um motor eltrico, por

    exemplo) em energia hidrulica sob a forma de presso e velocidade (exemplo:

    bombas hidrulicas);

    Mquinas motrizes - transformam energia do lquido e a transferem para o exterior,

    isto , transformam energia hidrulica em outra forma de energia (exemplos: turbinas,

    motores hidrulicos, rodas dgua); Mistas - mquinas que modificam o estado da energia que o lquido possui (exemplos:

    os ejetores e carneiros hidrulicos).

    2 BOMBAS

    2.1 DEFINIO

    Bombas so mquinas operatrizes hidrulicas que fornecem energia ao lquido com a

    finalidade de transport-lo de um ponto a outro. Normalmente recebem energia mecnica e a

    transformam em energia de presso e cintica ou em ambas.

    2.2 CLASSIFICAO

    As bombas podem ser classificadas em duas categorias, a saber:

    Turbo-Bombas, Hidrodinmicas ou Rotodinmicas - so mquinas nas quais a

    movimentao do lquido desenvolvida por foras que se desenvolvem na massa

    lquida em consequncia da rotao de uma pea interna (ou conjunto dessas peas)

    dotada de ps ou aletas chamada de roto;

    Volumtricas ou de Deslocamento Positivo - so aquelas em que a movimentao do

    lquido causada diretamente pela movimentao de um dispositivo mecnico da

    bomba, que induz ao lquido um movimento na direo do deslocamento do citado

    dispositivo, em quantidades intermitentes, de acordo com a capacidade de

    armazenamento da bomba, promovendo enchimentos e esvaziamentos sucessivos,

    provocando, assim, o deslocamento do lquido no sentido previsto.

    So exemplos de bombas rotodinmicas as conhecidssimas bombas centrfugas e de bombas

    volumtricas as de mbolo ou alternativas e as rotativas (Figura VI.1).

  • Figura 1 - Esquemas de bombas volumtricas

    2.3 BOMBAS CENTRFUGAS

    2.3.1 Definio

    Bombas Centrfugas so bombas hidrulicas que tm como princpio de funcionamento a

    fora centrfuga atravs de palhetas e impulsores que giram no interior de uma carcaa

    estanque, jogando lquido do centro para a periferia do conjunto girante.

    2.3.2 Descrio

    Constam de uma cmara fechada, carcaa, dentro da qual gira uma pea, o rotor, que um

    conjunto de palhetas que impulsionam o lquido atravs da voluta (Figura VI.2). O rotor

    fixado no eixo da bomba, este contnuo ao transmissor de energia mecnica do motor.

    A carcaa a parte da bomba onde, no seu interior, a energia de velocidade transformada

    em energia de presso, o que possibilita o lquido alcanar o ponto final do recalque. no seu

    interior que est instalado o conjunto girante (eixo-rotor) que torna possvel a impulso do

    lquido.

  • Figura 2 - Voluta em caracol

    A carcaa pode ser do tipo voluta ou do tipo difusor. A de voluta a mais comum podendo

    ser simples ou dupla (Figura 3). Como as reas na voluta no so simetricamente distribudas

    em torno do rotor, ocorre uma distribuio desigual de presses ao longo da mesma. Isto d

    origem a uma reao perpendicular ao eixo que pode ser insignificante quando a bomba

    trabalhar no ponto de melhor rendimento, mas que se acentua a medida que a mquina sofra

    reduo de vazes, baixando seu rendimento. Como consequncia deste fenmeno, tem-se

    para pequenas vazes, eixos de maior dimetro no rotor. Outra providncia para minimizar

    este empuxo radial a construo de bombas com voluta dupla, que consiste em se colocar

    uma divisria dentro da prpria voluta, dividindo-a em dois condutos a partir do incio da

    segunda metade desta, ou seja, a 180o do incio da "voluta externa", de modo a tentar

    equilibrar estas reaes duas a duas, ou minimizar seus efeitos.

    Figura 3 - Voluta dupla

  • Para vazes mdias e grandes alguns fabricantes optam por bombas de entrada bilateral para

    equilbrio do empuxo axial e dupla voluta para minimizar o desequilbrio do empuxo radial. A

    carcaa tipo difusor no apresenta fora radial, mas seu emprego limitado a bombas

    verticais tipo turbina, bombas submersas ou horizontais de mltiplos estgios e axiais de

    grandes vazes. A carcaa tipo difusor limita o corte do rotor de modo que sua faixa

    operacional com bom rendimento torna-se reduzida.

    2.3.3 Classificao

    A literatura tcnica sobre classificao de bombas muito variada, havendo diferentes

    interpretaes conceituais. Aqui apresentada uma classificao geral que traduz, a partir de

    pesquisas bibliogrficas e textos comerciais, nossa viso sobre o assunto.

    Quanto a altura manomtrica (para recalque de gua limpa):

    o baixa presso (H 15 mca);

    o mdia presso (15 < H < 50 mca);

    o alta presso (H 50 mca).

    OBS: Para recalques de esgotos sanitrios, por exemplo, os limites superiores podem ser

    significativamente menores.

    Quanto a vazo de recalque:

    pequena (Q 50 m3/hora);

    mdia ( 50 < Q < 500 m3/hora);

    grande (Q 500 m3/hora).

    Quanto direo do escoamento do lquido no interior da bomba:

    o radial ou centrfuga pura, quando o movimento do lquido na direo normal

    ao eixo da bomba (empregadas para pequenas e mdias descargas e para

    qualquer altura manomtrica, porm caem de rendim