Engenharia Mecnica

Sistemas Fluido-Mecnicos

Prof. MSc. Mario E. Gonzlez Bejarano

BOMBAS CENTRFUGAS

Generalidades

Turbomquinas cuja principal finalidade transferir energia, do rotor para o fluido por meio da fora centrfuga para

promover o escoamento.

Transformam o trabalho mecnico em energia cintica e de presso, cedidas ao lquido.

So muito usadas devido a sua flexibilidade operacional, baixo custo de manuteno.

So mais adequadas para trabalhar com grandes vazes e presses moderadas, entretanto j se tem bombas para altas

presses.

Vantagens

Vazo uniforme Ausncia de ponto morto. Ocupam espao reduzido. Baixo custo de manuteno. Ausncia de vlvulas. Apresentam menos vibraes. Requerem fundaes mais simples. Trabalham com lquidos contendo lama, lodo.

Desvantagens

Aspirao difcil. Necessidade de escorva antes de comear a operar. Desaconselhveis para pequenas vazes e grandes presses.

Campo de aplicao

Servios de abastecimento de gua. Estao de tratamento. Servios de esgoto. Sistema de irrigao Sistemas de drenagem. Centrais termeltricas. Centrais de refrigerao Industria txtil. Industria petrolfera, qumica e petroqumica. Industria de minerao. Sistema de combate a incndios Uso martimo. Uso domiciliar, etc.

Classificao

a) Segundo a posio do eixo.

Horizontal

Vertical

Inclinada

b) Segundo o nmero de rotores

Simples estgio um rotor Multiestgios vrios rotores.

c) Segundo a localizao.

Submersa dentro da fonte de suprimento. No submersa fora da fonte de suprimento.

Classificao

d) Segundo a finalidade.

- De uso geral.

- De drenagem.

- De lodo.

- De irrigao.

- De alimentao de caldeira.

- De condensado.

- De incndio.

- De processo.

- Qumica.

- Martima, etc.

Funcionamento

O lquido encaminhado para a

parte central do rotor, entra em

movimento de rotao e

impelido para a periferia do rotor

pela ao da fora centrfuga,

adquirindo grande velocidade; a

seguir percorre o entorno da

carcaa onde parte dessa

energia de velocidade

transformada em energia de

presso e lanado para fora

da bomba pelo bocal de

descarga.

Elementos mecnicos bsicos

Por conveno as sees so constitudas por grupos de peas

afins. Cada pea executa uma tarefa especifica correlacionada com o

objetivo final. Os sistemas so constitudos por grupos de peas

suplementares, algumas delas podem ser acessrios ou

componentes auxiliares da mquina.

Sees

- Hidrulica (rotor e carcaa)

- Mecnica (eixo, mancais)

- Vedao (anis de gaxeta, selos mecnicos)

- Suportao (pedestais, suportes, base metlica)

Sistemas

- Lubrificao (mancais, acoplamento)

- Auxiliar de vedao

- Resfriamento

- Transmisso de torque direta (acoplamento) ou indireta.

ROTORES E INDUTORES

O rotor ou impelidor o rgo que imprime massa lquida um movimento circulatrio, acelerando-o para a periferia.

Tem a funo bsica de fornecer energia cintica e de presso ao lquido.

O rotor recebe energia mecnica de uma fonte motriz externa sob um conjugado de rotao

Ao girar, o rotor cria uma depresso em sua regio central provocando a aspirao do lquido.

O numero de rotores da bomba que determina o numero de estgios.

Partes do rotor

Olhal de suco: onde o liquido penetra no rotor Palhetas ou ps: transmitem energia e servem de guia para o lquido.

Paredes: discos circulares que evitam a fuga do lquido no rotor Cubo: parte que prende o rotor no eixo.

Rotor ou impelidor

Critrios de Projeto

Um rotor projetado para fornecer uma vazo Q, gerar uma altura manomtrica H quando girar a n rotaes por minuto. Segundo Euler, a transferncia de energia para o liquido depende

unicamente do modulo e da direo das velocidades das partculas lquidas,

transmitindo uma acelerao suave e uniforme.

Critrios de Projeto

Os rotores com palhetas curvadas para frente velocidades na sada do rotor; baixo rendimento por perdas por

atrito e grandes perdas por choque na carcaa.

Os rotores com palhetas retas - facilidade construtiva, porm baixo rendimento.

Os rotores com palhetas curvadas para atrs transmitem mais energia como presso que como velocidade,

poucas perdas por atrito e bom rendimento, so as mais usadas.

Observao: a bomba, na maioria dos casos, tem a finalidade de

vencer os desnveis. Isto dever ser conseguido s custas de

energia de presso e no de energia cintica. Altas velocidades

aumentam a perda de carga e tornam a bomba antieconmica.

Detalhe dos polgonos de velocidades num rotor de bomba centrfuga

Tipos de rotor

a) Quanto a admisso do lquido

- Simples suco

- Dupla suco

b) Quanto s paredes

- Aberto

- Semi-aberto

- Fechado

c) Quanto direo da sada do fluido

- Fluxo axial

- Fluxo radial

- Misto

Rotor de suco simples Rotor de dupla suco

CARCAA

Tem a funo de coletar o lquido que abandona o rotor, gui-lo at o bocal de sada, promover a transformao de parte da

energia cintica em energia de presso.

So dotadas de dois bocais: suco de descarga. Por causa da rotao do rotor, o fluido escoa no bocal com trajetria helicoidal pre-rotao. Para reduzir este efeito, so instaladas palhetas guias no bocal de suco.

Alguns fabricantes constroem bombas de simples estgio destinados a lquidos muito viscosos e dotam a carcaa com

bocas de visita para limpeza.

Desenho esquemtico uma carcaa em corte Carcaa concntrica

Tipos de carcaa

a) Quanto ao formato

- Concntrica

- Voluta

- Dupla voluta

- Difusora

- Difusora voluta

- Difusora dupla voluta

b) Quanto partio

- Partida radialmente

- Partida axialmente

EIXO

Tem a funo bsica de transmitir o torque e o movimento de rotao fornecido pela mquina acionadora para a partida e

operao da bomba.

Nas bombas horizontais uma pea nica com diferentes dimetros ao longo de toda a sua extenso.

Nas bombas verticais, geralmente o dimetro nico ao longo de todo seu comprimento.

MANCAIS

So elementos do apoio do eixo. Eles mantm o conjunto rotativo na posio correta em relao s partes estacionrias da bomba.

Tipos de mancais:

- Radiais ou de linha: destinados a receber cargas

radiais

- Axiais ou de escora: destinados a receber cargas

axiais.

- Mistos ou combinados: recebem cargas axiais e

radiais.

- De deslizamento.

- De rolamento.

MATERIAIS

Os principais fatores que devem ser levados em conta para

selecionar o material devem ser:

a) Caractersticas do lquido a ser bombeado:

- pH

- concentrao

- abrasivos

- slidos em suspenso

- gases dissolvidos

b) Condies de servio

- presso

- temperatura

- velocidade

c) Corroso

- uniforme

- alveolar

- corroso eroso

- galvnica

d) Esforos Mecnicos

- trao

- compresso

- flexo

- toro

- choque

- vibrao

e) Condies de fabricao

- fundio

- usinabilidade

- soldabilidade

- grau de acabamento

- ajustagem

c) Segurana

d) Vida til

e) Custos

- do material

- de fabricao

Materiais mais usados

Ferro fundido cinzento Ferro modular NI Resist Ao Carbono Aos inoxidveis Stellite Bronzes Monel, Iconel e Incoloy Hastelloys Carbeto de tungstnio Carbeto de silcio Cermica Carvo-grafite

OPERAO

Curvas caractersticas tericas das bombas centrfugas

Altura manomtrica

Curvas caractersticas tericas

ALTURAS DE ELEVAO, POTNCIAS, RENDIMENTOS

ALTURAS ESTTICAS

Altura esttica de aspirao (ha) diferena de cotas entre nvel centro da bomba e da superfcie do reservatrio.

Altura esttica de recalque (hr) - diferena de cotas entre nvel onde o lquido sai pelo tubo de recalque e o nvel de

centro da bomba.

Altura esttica de elevao (he) diferena de cotas entre o lquido no tubo de recalque e o nvel livre no reservatrio de

captao. Altura geomtrica.

Alternativas para linha de aspirao de uma turbobomba

Suction lift bomba acima do nvel do reservatrio Total suction head. Bomba afogada