Bomba centrífuga de múltiplos estágios
O que é uma bomba centrífuga de múltiplos estágios?
Uma bomba centrífuga de múltiplos estágios é um tipo que pressuriza o fluido em dois ou mais estágios. Cada estágio de bombeamento consiste em palhetas-guia, um difusor e um impulsor, e esses componentes são alojados em uma carcaça de bomba. Uma bomba centrífuga de vários estágios usa uma série de impulsores dispostos em diferentes câmaras para pressurizar a água. Os impulsores são instalados e girados no mesmo eixo. Tipos semelhantes ou diferentes de impulsores podem ser usados para cada um dos estágios da bomba. Primeiro, a água é puxada para a primeira câmara, o impulsor transmite alguma energia cinética ao acelerar sua velocidade e, em seguida, o difusor converte a energia cinética em pressão. A água é então enviada para o segundo estágio, onde a pressão é aumentada ainda mais e o processo prossegue para o terceiro estágio, e assim por diante, até que seja atingida a pressão necessária para bombear a água para o local desejado. Essa bomba também é caracterizada por uma haste de tração. As bombas desse tipo descarregam água com uma pressão maior do que a pressão da água na entrada da bomba.
Uma bomba centrífuga de múltiplos estágios também é um dos sete tipos de bombas centrífugas e é classificada nos tipos de bombas centrífugas com base no número de impulsores. Diferentemente das bombas de estágio único e duplo, o projeto de uma bomba centrífuga de múltiplos estágios é um pouco complexo. Em geral, uma bomba centrífuga de múltiplos estágios é usada com água e fluidos de baixa viscosidade. Devido à sua capacidade de alta pressão, elas são usadas em aplicações de alta pressão, como água de alimentação de caldeira
Figura: Bomba centrífuga de múltiplos estágios
Princípio de funcionamento das bombas centrífugas de múltiplos estágios
Conforme discutido anteriormente, uma bomba centrífuga de múltiplos estágios funciona em vários estágios. O detalhamento das etapas de funcionamento de uma centrífuga de vários estágios é o seguinte:
- Primeiro, o fluido é puxado do reservatório para o olho do impulsor do primeiro estágio.
- Quando o fluido atinge as palhetas do impulsor, alguma energia cinética é transmitida, levando a um aumento na velocidade do fluido.
- Devido à força centrífuga que atua no impulsor, o fluido é descarregado das palhetas do impulsor e entra no difusor
- No difusor, a pressão do fluido aumenta devido a uma redução em sua velocidade, e o fluido é então enviado para o 2nd estágio em que a pressão do fluido aumenta ainda mais.
- Esse processo continua até o último estágio da bomba, onde o fluido atinge a pressão necessária e é bombeado para o local desejado.
Componentes de uma bomba centrífuga de múltiplos estágios
As partes principais de uma bomba centrífuga de múltiplos estágios são os impulsores, a carcaça e o eixo da bomba.
Carcaça da bomba
A carcaça é o principal componente estacionário de uma bomba centrífuga de múltiplos estágios que abriga os impulsores e difusores. Em outras palavras, ela contém várias câmaras ou estágios da bomba. A carcaça da bomba tem três funções principais:
- Ele converte a energia cinética ou a cabeça de velocidade do impulsor em cabeça de pressão
- Ele guia o fluxo para a saída
- ele cria um limite de pressão para o líquido bombeado
A construção da carcaça da bomba tem dois projetos principais: carcaça de voluta e carcaça de difusor. Uma bomba centrífuga de múltiplos estágios geralmente emprega um tipo de carcaça difusora. Esse tipo de carcaça consiste em uma série de palhetas ao redor do impulsor. As palhetas recebem a descarga do impulsor, reduzem sua velocidade e guiam o líquido de velocidade mais baixa para um canal de retorno com palhetas que direciona o líquido para o olho do canal do próximo estágio. A carcaça do difusor oferece várias vantagens, incluindo alta eficiência de desempenho da bomba, carga radial totalmente equilibrada e longa vida útil da bomba.
Vários impulsores
Em uma bomba centrífuga de múltiplos estágios, há vários impulsores montados e girando em um único eixo, mas em câmaras diferentes. A finalidade de um impulsor é transferir diretamente a energia mecânica do motor elétrico para o fluido, levando a um aumento na taxa de fluxo e na pressão do fluido. O projeto de um impulsor apresenta várias palhetas e lâminas para ajudar a realizar suas funções. Os impulsores das bombas centrífugas de vários estágios geralmente são feitos de materiais metálicos, como aço, ferro ou bronze. O desempenho da bomba depende muito do projeto do impulsor, e um impulsor perfeito é aquele que elimina a turbulência, otimiza o fluxo e maximiza a eficiência. O projeto do impulsor tem três tipos principais, incluindo os tipos aberto, semiaberto e fechado. Cada um desses tipos tem suas vantagens e limitações. Em um impulsor aberto, as palhetas são livres em ambos os lados, enquanto em um impulsor semiaberto as palhetas são abertas no lado da sucção, mas fechadas no lado da descarga. Em um impulsor fechado, as palhetas são cobertas em ambos os lados com placas de cobertura frontal e traseira. Uma bomba centrífuga de múltiplos estágios pode usar um ou uma combinação dos diferentes projetos de impulsor em suas várias câmaras. O impulsor fechado é altamente eficiente para o transporte de líquido de limpeza sem impurezas.
Eixo da bomba
O eixo da bomba é o componente central de uma bomba centrífuga de vários estágios e carrega os impulsores. Sua principal função é transmitir o torque de acionamento e a potência mecânica para os impulsores de uma bomba centrífuga de vários estágios. A potência de acionamento vem principalmente de um motor elétrico que se acopla ao eixo da bomba. O eixo da bomba é projetado para equilibrar todos os componentes do rotor de modo que eles não toquem o furo durante a rotação. O eixo geralmente é equipado com vedações de eixo pelos seguintes motivos:
- Para evitar que o líquido na carcaça da bomba vaze ao longo do eixo
- Para evitar o vazamento de ar externo na carcaça da bomba
Tipos de bombas centrífugas de múltiplos estágios
Os fabricantes de bombas utilizam dois tipos principais de bombas centrífugas de múltiplos estágios no setor de bombas.
- Bomba centrífuga horizontal de múltiplos estágios
- bomba centrífuga vertical de múltiplos estágios
Bomba centrífuga horizontal de múltiplos estágios
Nessa bomba, o eixo da bomba e o impulsor são horizontais em relação à superfície do solo. Essa bomba consiste em uma carcaça de bomba segmentada e peças intermediárias modulares. As peças rotativas são apoiadas na carcaça do rolamento para garantir seu equilíbrio sob alta pressão do fluido. Uma bomba centrífuga horizontal pode gerenciar taxas de fluxo mais altas em comparação com a bomba centrífuga vertical de múltiplos estágios.
Bomba centrífuga vertical de múltiplos estágios
Nessa bomba, todos os componentes do rotor (eixo, impulsor) são perpendiculares à superfície do solo. Uma bomba centrífuga vertical de múltiplos estágios consiste principalmente de 4 rotores montados em um eixo vertical e é alimentada por um motor elétrico externo. O projeto vertical minimiza a necessidade geral de espaço
Figura: bomba centrífuga vertical de múltiplos estágios (créditos da imagem: mechanicalboost.com)
Aplicações da bomba centrífuga de múltiplos estágios
As bombas centrífugas de múltiplos estágios são mais adequadas para aplicações de alta pressão. A seguir estão algumas das principais aplicações dessa bomba.
- Aumento do suprimento de água, por exemplo, na agricultura e em usos domésticos
- Água de alimentação da caldeira
- Dessuperaquecedor
- Osmose reversa
- Irrigação
- Circulação de água
- Condicionamento de aquecimento/resfriamento
- sistema de ducha de alta pressão
- Combate a incêndios
- edifício comercial/alto
- sistemas médicos
Vantagens da bomba centrífuga de múltiplos estágios
- Alta eficiência hidráulica
- recursos de alta pressão
- pode bombear água por longas distâncias
- pode alcançar um desempenho mais alto com um motor de tamanho pequeno, usando menos energia
- baixo custo operacional
- perda de vazamento reduzida porque a cabeça por estágio é menor
- tamanho menor do impulsor porque a cabeça por estágio é pequena
- Ele pode operar em uma velocidade mais baixa
- desempenho muito estável
- Disponível em uma variedade de designs: horizontal e vertical
- alta confiabilidade
Desvantagens da bomba centrífuga de múltiplos estágios
- Difícil de manter. A operação de manutenção é bastante difícil porque a bomba contém muitas peças dentro da carcaça que precisam de manutenção e serviço.
- O custo inicial de instalação e manutenção é muito alto
- complexo e caro
- as partes internas da carcaça são de difícil acesso
Manutenção básica de uma bomba centrífuga de múltiplos estágios
Garanta uma boa lubrificação: O rolamento deve estar bem lubrificado. Selecione o óleo lubrificante de acordo com o guia do fabricante. Não adicione óleo em excesso ao rolamento durante a revisão, pois isso afetará o processo de dissipação de calor e acabará danificando o rolamento. Mantenha o óleo lubrificante seguro e livre de contaminantes, como água.
Garanta a manutenção regular das peças de desgaste: o desgaste em uma bomba centrífuga de múltiplos estágios ocorre em várias peças, incluindo anel de vedação, copo de óleo e juntas. Os componentes devem ser inspecionados e substituídos em tempo hábil para evitar vazamentos na bomba. Além disso, certifique-se de que os flanges e o acoplamento estejam bem apertados sempre que a bomba estiver funcionando
Manutenção dos componentes elétricos: verifique se o sistema de fiação da bomba está livre de conexões soltas e se os enrolamentos do motor estão livres de poeira. Além disso, inspecione o arqueamento e o superaquecimento do estator.
Solução de problemas de bombas centrífugas de múltiplos estágios
Falha na escorva da bomba
- Vazamentos de ar no lado de sucção do sistema (verifique se há vazamentos nas mangueiras de sucção)
- Válvula de descarga aberta
- Elevação de sucção muito alta (bomba inferior)
- gaxeta ou venturi da bomba desgastado (substitua a gaxeta ou o venturi)
Desligamento da bomba
- O motor está sem combustível (reabasteça com combustível)
- filtro de combustível entupido (troque o filtro ou o combustível)
- baixa pressão do óleo do motor ou alta temperatura
As bombas dão pouca descarga
- Vazamento na tubulação (substitua os tubos danificados)
- A elevação da sucção está muito alta (verifique se não há obstrução na entrada da bomba)
- O filtro do impulsor ou a válvula de retenção está entupido
- Sentido de rotação incorreto (polaridades invertidas)
- O tubo de elevação está parcialmente obstruído por impurezas (desobstrua os tubos)
- O impulsor está cheio de impurezas (limpo
- Excesso de depósitos no tubo de descarga (limpo)
- Ar na bomba ou na tubulação de sucção (verifique se a bomba e o sistema de tubulação estão cheios de água)
Vibração excessiva
- Ar na linha de combustível ou filtro entupido
- desalinhamento da bomba e do motor (realinhar)
- Rolamento desgastado, impulsor (substituir)
- tubo de sucção ou descarga sem suporte
- Bomba trabalhando em cavitação (cabeça de sucção positiva líquida muito baixa, inspecione as perdas de sucção, abra totalmente a válvula de entrada, corrija o projeto de sucção)
- Peças desbalanceadas (peças da bomba de rebalanceamento)
- A bomba está trabalhando fora da faixa de operação (verifique o ponto de operação)
Superaquecimento da bomba
- cavitação devido ao projeto inadequado da bomba
- Câmara de ar (solte o plugue de ventilação para purgar o ar)
- Alinhamento incorreto do acoplamento (realinhe a bomba e o acoplamento, verifique a borracha do acoplamento)
- Excesso de graxa (drene o excesso de graxa)
- Graxa contaminada (limpe os rolamentos e a carcaça)
Resumo
Este artigo discute a bomba centrífuga de múltiplos estágios, seu princípio de funcionamento e suas aplicações. Ele também fornece alguns detalhes sobre técnicas de manutenção e solução de problemas, bem como os prós e contras da bomba. Uma bomba centrífuga de múltiplos estágios é um tipo de bomba centrífuga que pressuriza o líquido em dois ou mais estágios. A bomba é caracterizada por várias palhetas-guia, difusores e impulsores instalados em um eixo e alojados em uma carcaça de bomba do tipo difusor. Uma bomba de múltiplos estágios tem dois projetos principais, incluindo uma bomba centrífuga horizontal e uma bomba centrífuga vertical. As duas diferem em termos de orientação do componente do rotor (eixo e impulsor), sendo que a bomba centrífuga horizontal tem o eixo e os impulsores posicionados horizontalmente, enquanto a bomba centrífuga vertical tem o eixo e os impulsores posicionados verticalmente. Uma bomba centrífuga é usada para bombear fluidos de baixa viscosidade e aplicações de alta pressão de líquidos em residências e indústrias. As aplicações industriais comuns da bomba incluem água de alimentação de caldeira, irrigação, aumento de pressão, dessuperaquecedor, condicionamento de resfriamento e circulação de água. Algumas das vantagens desse tipo de bomba incluem alta eficiência hidráulica, cabeça de alta pressão, perdas mínimas por vazamento e a capacidade de bombear água a longas distâncias. No entanto, a bomba tem um projeto complexo e é cara, de difícil manutenção, e o custo inicial de instalação é muito alto. É necessário fazer a manutenção de alguns componentes mecânicos, incluindo rolamentos, vedações, impulsores e gaxetas. A lubrificação dos rolamentos é uma das atividades de manutenção mais importantes para a bomba, pois a falta de lubrificação pode causar superaquecimento dos rolamentos, danos aos rolamentos e vibração excessiva da bomba. Como em qualquer outra bomba, a solução de problemas às vezes é necessária para que essa bomba descubra e resolva alguns desafios de desempenho da bomba, por exemplo, quando a bomba não consegue escorvar, tem pouca descarga e vibração excessiva. Este artigo aponta algumas das causas de tais desafios e a respectiva causa de ação.