Bombas Centrifugas

3.1.2 - Geração de Força Centrifuga

O liquido entra no bocal de sucção e logo em seguida, no centro de um dispositivo rotativo conhecido como impulsor. Quando o impulsor gira, ele imprime uma rotação ao liquido situado nas cavidades entre as palhetas externa, proporcionando-lhe uma aceleração centrifuga. Cria-se uma área de baixa pressão no olho do impulsor causando mais fluxo de liquido através da entrada, como folhas liquidas. Como as laminas do impulsor são curvas, o fluido é impulsionado nas direções radial e tangencial pela força centrifuga.

Fazendo uma simples analogia para melhor compreensão, esta força que age dentro da bomba é a mesma que mantém a água dentro de um balde girando na extremidade de um fio.

Fig. 1- Trajetória do Fluxo de Liquido dentro de uma bomba centrifuga

Conversão da Energia Cinética em Energia de Pressão

A energia criada pela força centrifuga, é energia cinética. A quantidade de energia fornecida ao liquido é proporcional à velocidade na extremidade, ou periferia, da hélice do impulsor. Quanto mais rápido o impulsor se move, ou quanto maior é o impulsor, maior será a velocidade do liquido na hélice, e tanto maior será a energia fornecida ao liquido.

Esta energia cinética do liquido, ganha no impulsor, tende a diminuir pelas resistências que se opõem ao fluxo. A primeira resistência é criada pela carcaça da bomba, que reduz a velocidade do liquido. No bocal de descarga, o liquido sofre desaceleração e sua velocidade é convertida a pressão, de acordo com o principio de Bernoulli.

Então a carga desenvolvida (pressão, em termos de altura do liquido) é aproximadamente igual a energia de velocidade na periferia do impulsor, expressa pela bem conhecida formula:

H=v^2/2g

Onde:

H=Carga Total Desenvolvida ,ft

v= Velocidade na periferia do impulsor ,ft/s

g= Aceleração da gravidade

Uma formula simples para a velocidade na periferia é:

v=NxD/229

Onde:

v= Velocidade na periferia do impulsor ,ft/s

N=Rotações por minuto

D=Diametro do impulsor

Esta carga pode ser calculada por leitura de medidores de pressão, presos a linha de sucção e de descarga. As curvas das bombas relacionam a vazão e a pressão (carga) desenvolvida pela bomba, para diferentes tamanhos de impulsor e velocidades com a curva da bomba fornecida pelo fabricante.

Um fato que deve ser lembrado: uma bomba não cria a pressão, ela só fornece fluxo. A pressão é justamente uma indicação da quantidade de resistência ao escoamento.

3.1.3 - Componentes Gerais de uma Bomba Centrifuga.

Fig. 2 - Componentes Gerais da Bomba

3.1.4 - Componentes Estacionários

3.1.4.1 - Carcaça

As carcaças geralmente são de dois tipos: Em voluta e circular. Os impulsores estão contidos dentro das carcaças.

Carcaças em voluta proporcionam uma carga mais alta; carcaças circulares são usadas para baixa carga e capacidade alta.

Fig. 3 - Corte de uma bomba mostrando a carcaça em voluta.

A voluta é um tipo de funil encurvado que aumenta a área no ponto de descarga. Como a área de secção transversal aumenta, a voluta reduz a velocidade do liquido e aumenta sua pressão.

Um dos principais propósitos de uma carcaça em voluta é ajudar a equilibrar a pressão hidráulica no eixo da bomba. Porém isto acontece melhor quando se opera à capacidade recomendada pelo fabricante. Bombas do tipo voluta funcionando a uma capacidade mais baixa que o fabricante recomenda, pode imprimir uma tensão lateral no eixo da bomba, aumentar o desgaste e provocar gotejamento nos lacres, mancais, e no próprio eixo. Carcaças em dupla voluta são usadas quando as estocadas radiais ficam significantes a vazões reduzidas.

A Carcaça Circular tem palhetas defletoras estacionarias, em volta do impulsor, que convertem a energia da velocidade em energia de pressão. Convencionalmente, os difusores se aplicam a bombas de múltiplos estágios.

Fig. 4- Carcaça Circular.

As carcaças podem ser projetadas como carcaças solidas ou carcaças bipartidas. A carcaça solida implica que toda a carcaça, inclusive o bocal de descarga, compõe uma peça única, fundida ou usinada. Em uma carcaça fundida, duas ou mais partes são firmadas juntas.

Quando as partes da carcaça são divididas no plano horizontal, a carcaça é descrita como bipartida horizontalmente (ou bi partida axialmente). Quando a divisão é no plano vertical perpendicular ao eixo da rotação, a carcaça é descrita como bipartida verticalmente, ou carcaça bipartida radialmente. Os anéis de desgaste da carcaça atuam como um selo entre a carcaça e o impulsor.

Fig. 5 - Localização dos bocais.

3.1.4.2 - Bocais de Sucção Lateral/ Descarga Lateral

Os bocais de sucção e de descarga são localizados nos lados da carcaça em perpendicular ao eixo. A bomba pode ter carcaça bipartida axialmente ou radialmente.

3.1.4.3 - Câmara de Vedação e Caixa de enchimento

Os termos câmara de lacre e caixa de enchimento, referem-se ambos a uma câmara, acoplada ou separada da carcaça da bomba, que forma a região entre o eixo e a carcaça onde o meio de vedação é instalado. Quando o lacre é feito por meio de um selo mecânico, a câmara normalmente é chamada câmara de selo. Quando o lacre é obtido por empacotamento, a câmara é chamada caixa de recheio.

Tanto a câmara de selo como a caixa de recheio, têm a função primaria de proteger a bomba contra vazamentos no ponto onde o eixo atravessa a carcaça da bomba sob pressão. Quando a pressão no fundo da câmara é abaixo da atmosférica previne vazamento de ar na bomba. Quando a pressão é acima da atmosférica, as câmaras previnem o vazamento