CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE BOMBAS HIDRÁULICAS
1. DEFINIÇÃO: São Máquinas Hidráulicas Operatrizes, isto é,
máquinas que recebem energia potencial (força motriz de um motor ou turbina), e
transformam parte desta potência em energia cinética (movimento) e energia de
pressão (força), cedendo estas duas energias ao fluido bombeado, de forma a
recirculá-lo ou transportá-lo de um ponto a outro.
Portanto, o uso de bombas
hidráulicas ocorre sempre que há a necessidade de aumentar-se a pressão de
trabalho de uma substância líquida contida em um sistema, a velocidade de
escoamento, ou ambas.
2. CLASSIFICAÇÃO: Devido a grande diversidade das bombas
existentes, adotaremos uma classificação resumida, dividindo-as em dois grandes
grupos:
A. Bombas Centrífugas ou Turbo-Bombas, também conhecidas como Hidro
ou Rotodinâmicas;
B. Bombas Volumétricas, também conhecidas como de Deslocamento
Positivo.
3. DIFERENÇAS BÁSICAS:
A. Nas Bombas Centrífugas, ou Turbo-Bombas, a movimentação do fluido
ocorre pela ação de forças que se desenvolvem na massa do mesmo, em consequência
da rotação de um eixo no qual é acoplado um disco (rotor, impulsor) dotado de
pás (palhetas, hélice), o qual recebe o fluido pelo seu centro e o expulsa pela
periferia, pela ação da força centrífuga, daí o seu nome mais usual.
Em função da direção do movimento do fluido dentro do rotor, estas
bombas dividem-se em:
A.1.Centrífugas Radiais (puras): A movimentação do fluido dá-se do
centro para a periferia do rotor, no sentido perpendicular ao eixo de rotação;
OBS.: Este tipo de bomba hidráulica é o mais usado no mundo,
principalmente para o transporte de água, e é o único tipo de bomba fabricada
pela SCHNEIDER, cujos diferentes modelos e aplicações estão apresentados neste
catálogo.
A.2.Centrífugas de Fluxo Misto: O movimento do fluido ocorre na
direção inclinada (diagonal) ao eixo de rotação;
A.3.Centrífugas de Fluxo Axial: O movimento do fluido ocorre
paralelo ao eixo de rotação;
B. Nas Bombas Volumétricas, ou de Deslocamento Positivo, a
movimentação do fluido é causada diretamente pela ação do órgão de impulsão da
bomba que obriga o fluido a executar o mesmo movimento a que está sujeito este
impulsor (êmbolo, engrenagens, lóbulos, palhetas). Dá-se o nome de volumétrica
porque o fluido, de forma sucessiva, ocupa e desocupa espaços no interior da
bomba, com volumes conhecidos, sendo que o movimento geral deste fluido dá-se
na mesma direção das forças a ele transmitidas, por isso a chamamos de deslocamento
positivo. As Bombas Volumétricas dividem-se em:
B.1.Êmbolo ou Alternativas (pistão, diafragma, membrana);
B.2.Rotativas (engrenagens, lóbulos, palhetas, parafusos).
4. FUNCIONAMENTO: Por ser o produto fabricado pela SCHNEIDER e, consequentemente,
objeto deste catálogo, abordaremos apenas os aspectos do funcionamento das
Bombas Centrífugas Radiais. Segue:
A Bomba Centrífuga tem como base
de funcionamento a criação de duas zonas de pressão diferenciadas, uma de baixa
pressão (sucção) e outra de alta pressão (recalque).
Para que ocorra a formação destas
duas zonas distintas de pressão, é necessário existir no interior da bomba a
transformação da energia mecânica (de potência), que é fornecida pela máquina
motriz (motor ou turbina), primeiramente em energia cinética, a qual irá
deslocar o fluido, e posteriormente, em maior escala, em energia de pressão, a
qual irá adicionar “carga” ao fluido para que ele vença as alturas de
deslocamento.
Para expressar este funcionamento, existem três partes fundamentais na bomba
(figura 1):
. corpo (carcaça), que envolve o rotor, acondiciona o fluido, e
direciona o mesmo para a tubulação de recalque (figuras 1, 2 e 3);
. rotor (impelidor), constitui-se de um disco provido de pás
(palhetas) que impulsionam o fluido (figuras 4, 5 e 6);
. eixo de acionamento (Figura 1), que transmite a força motriz ao
qual está acoplado o rotor, causando o movimento rotativo do mesmo.
Antes do funcionamento, é
necessário que a carcaça da bomba e a tubulação de sucção (*), estejam
totalmente preenchidas com o fluido a ser bombeado.
Ao iniciar-se o processo de
rotação, o rotor cede energia cinética à massa do fluido, deslocando suas
partículas para a extremidade periférica do rotor. Isto ocorre pela ação da
força centrífuga.
Com isso, inicia-se a formação das duas zonas de pressão (baixa e alta)
necessárias para desenvolver o processo:
A. Com o deslocamento da massa inicial do fluido do centro do rotor
(figura 1) para sua extremidade, formar-se-á um vazio (vácuo), sendo este, o
ponto de menor pressão da bomba. Obviamente, novas e sucessivas massas do
fluido provenientes da captação ocuparão este espaço, pela ação da pressão atmosférica
ou outra força qualquer;
B. Paralelamente, a massa do fluido que é arrastada para a
periferia do rotor, agora comprimida entre as pás e as faces internas do mesmo,
recebe uma crescente energia de pressão, derivada da energia potencial e da
energia cinética, anteriormente fornecidas ao sistema. O crescente alargamento
da área de escoamento (Teorema de Bernoulli), assim como as características
construtivas do interior da carcaça da bomba (voluta ou difusores) (figuras 2 e
3) ocasionam a alta pressão na descarga da bomba, elevando o fluido a altura
desejada.
NOTA: Convém salientar, que somente um estudo mais aprofundado
sobre as diversas equações e teoremas que determinam o funcionamento de uma
bomba hidráulica irá justificar como estes processos desenvolvem-se em suas
inúmeras variáveis, não sendo este o objetivo deste catálogo.
(*) Nas
bombas autoaspirantes, é necessário preencher apenas o caracol (corpo) da
mesma.
No entanto, resumidamente,
podemos dizer que o funcionamento de uma bomba centrífuga contempla o principio
universal da conservação de energia, que diz: “A energia potencial
transforma-se em energia cinética, e vice-versa”. Parte da energia potencial
transmitida à bomba não é aproveitada pela mesma pois, devido ao atrito, acaba
transformando-se em calor. Em vista disto, o rendimento hidráulico das bombas
pode variar em seu melhor ponto de trabalho (ponto ótimo) de 20% a 90%, dependendo
do tipo de bomba, do acabamento interno e do fluido bombeado pela mesma.
Figura 1: Vista lateral do
caracol e rotor em corte de uma bomba centrífuga;
Figura 2: Vista frontal do
caracol e rotor em corte de uma bomba centrífuga;
Figura 3: Caracol de descarga
centralizada com difusor fixo;
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