Bomba multiestágio de caixa dividida
O que é uma bomba multiestágio de caixa dividida?
Uma bomba de múltiplos estágios com carcaça dividida é um modelo especialmente projetado de bomba centrífuga que compreende mais de dois impulsores em uma carcaça dividida. Uma carcaça bipartida consiste em duas metades que se unem por meio de porcas e parafusos. Dependendo da orientação da junta entre as duas metades, a carcaça da bomba pode ser dividida vertical ou horizontalmente. As unidades com uma junta horizontal são conhecidas como bombas de caixa dividida horizontal de vários estágios, enquanto aquelas com uma junta vertical são chamadas de bombas de caixa dividida vertical de vários estágios. A carcaça dividida permite a desmontagem e a manutenção mais rápidas dos componentes internos da bomba. As bombas multiestágio de carcaça bipartida podem gerar pressão extrema do fluido e taxas de fluxo mais altas porque passam o fluido por vários estágios de bombeamento. Elas são usadas principalmente para bombear água e meios bombeados relativamente finos com propriedades semelhantes às da água. As aplicações típicas das bombas de caixa dividida de múltiplos estágios incluem o transporte de água limpa, bruta ou processada nos setores de processamento, estações de tratamento de água, sistemas municipais de abastecimento de água e fazendas agrícolas.
Figura: Mostrando a configuração de uma bomba multiestágio de caixa dividida
Componentes de uma bomba multiestágio de caixa dividida
Motor elétrico
O motor elétrico fornece a energia mecânica para acionar a bomba. Um motor elétrico tem dois tipos principais: motores de corrente alternada (CA) e motores de corrente contínua (CC). O fabricante da bomba de caixa dividida multiestágio emprega principalmente o tipo de motor de corrente alternada para as unidades, seja um motor de indução CA monofásico ou trifásico. Na maioria dos casos, o motor elétrico se conecta ao cabeçote da bomba por meio de um acoplamento longo.
Carcaça
A carcaça da bomba multiestágio de caixa dividida é dividida em duas metades que se unem por meio de porcas e parafusos. As portas de sucção e descarga ficam em uma metade da carcaça dividida. A principal função da carcaça da bomba é cobrir os vários componentes do conjunto do rotor. Tecnicamente, o corpo da bomba atua como um recipiente de contenção de pressão, evitando o vazamento de fluido sob pressão. A carcaça da bomba pode ser dividida vertical ou horizontalmente.
Figura: Mostrando uma carcaça de bomba dividida horizontalmente.
Figura: Mostrando uma carcaça de bomba dividida verticalmente.
Acoplamento
Os fabricantes de bombas multiestágio de caixa dividida geralmente empregam um acoplamento longo entre o motor e o cabeçote da bomba. O objetivo principal do acoplamento é conectar o eixo de acionamento do motor com o eixo rotativo da bomba, garantindo a transferência eficiente do torque mecânico para o cabeçote da bomba. O projeto do acoplamento longo facilita o acesso rápido ao cabeçote da bomba sem interferir no conjunto do motor.
Eixo
O eixo é um componente mecânico rotativo montado em rolamentos. Ele carrega o impulsor e conecta todo o conjunto do rotor ao eixo de acionamento do motor por meio de um acoplamento. Os fabricantes de bombas verticais de caixa dividida projetam o eixo com materiais de qualidade, como aço inoxidável e aço-liga, para resistir à corrosão e superar as vibrações durante a operação da bomba.
Impulsor
A bomba multiestágio de caixa dividida funciona principalmente com um impulsor específico chamado de impulsor fechado. O impulsor é um componente rotativo montado no eixo da bomba, com uma série de palhetas curvadas para trás. Ele transmite energia cinética e pressão de fluido à água e a move através da bomba e das conexões de distribuição. Em geral, os impulsores fechados oferecem alta eficiência hidrodinâmica, pressão do fluido e taxa de fluxo. Os fabricantes de bombas multiestágio de caixa dividida criam o impulsor do tipo fechado em duas configurações principais: impulsor de sucção simples ou dupla, usando aço carbono, ferro fundido ou bronze.
Rolamentos
A bomba multiestágio de caixa dividida também inclui rolamentos lubrificados a óleo do tipo esfera. Os rolamentos suportam o eixo da bomba ou o conjunto do rotor em ambas as extremidades e alinham os componentes corretamente com as extremidades fixas sob forças radiais e axiais. Além disso, os rolamentos também contêm o movimento relativo do rotor e minimizam o atrito entre o eixo rotativo e o estator.
Como funciona uma bomba multiestágio de caixa dividida?
Uma bomba de caixa dividida de múltiplos estágios move a água de um local para outro convertendo a energia cinética do impulsor em velocidade do fluido e energia de pressão estática por meio de uma série de estágios de bombeamento. Quando a bomba começa a funcionar, o eixo da bomba gira o impulsor na velocidade do motor. À medida que o impulsor gira, ele cria um vácuo dentro da carcaça, e a pressão atmosférica externa empurra a água para dentro da carcaça da bomba pela porta de sucção para preencher o vazio. Quando a água entra no impulsor do primeiro estágio, a rotação do impulsor gera uma força centrífuga que direciona o fluido ao longo da palheta do impulsor e empurra o líquido para além das bordas externas no difusor a uma velocidade tangencial muito alta. No difusor, a velocidade do fluxo é reduzida, a energia cinética do fluido é convertida em uma cabeça de pressão estática e as palhetas guias direcionam o fluxo para a entrada do impulsor do segundo estágio. Esse processo continua até o último estágio do impulsor e da câmara de difusão, onde a água atinge a pressão necessária e é descarregada da bomba pela porta de descarga e pelas conexões da tubulação de distribuição.
Tipos de bombas multiestágio de caixa dividida
Bomba horizontal multiestágio de caixa dividida
Em uma bomba de caixa dividida horizontal de múltiplos estágios, a junção entre as duas metades da carcaça da bomba é horizontal. Esse fabricante de bomba de caixa dividida multiestágio também projeta esse tipo para instalações horizontais. A bomba é perfeita para aplicações internas em que o espaço vertical é limitado. Ela também é fácil de operar, balanceada dinamicamente e livre de vibrações. Os usos típicos da bomba horizontal multiestágio incluem sistemas de abastecimento de água de alta pressão e HVAC para aquecimento, ventilação e ar condicionado.
Figura: Bomba horizontal multiestágio de caixa dividida.
Bomba vertical multiestágio de caixa dividida
A bomba vertical multiestágio de carcaça dividida apresenta uma junta vertical entre as duas metades da carcaça dividida. O eixo da bomba pode ser instalado na posição vertical ou horizontal. A instalação na posição vertical ocupa muito menos espaço no piso e é instalada da mesma forma que na condição suspensa. No entanto, ela exige mais espaço para a instalação e só pode ser acoplada a um motor elétrico. Essa bomba fornece uma saída estável e controlável. É adequada para aplicações de alta pressão e temperatura.
Figura: Bomba vertical multiestágio de caixa dividida.
Aplicações da bomba multiestágio de caixa dividida
As bombas multiestágio de caixa dividida são amplamente usadas para fornecer água limpa a alta pressão em muitas aplicações. Elas são evidentes em fazendas de irrigação agrícola, equipamentos de combate a incêndios, águas residuais e usinas de geração de energia. As aplicações típicas da bomba incluem as seguintes:
- As bombas verticais de caixa dividida são usadas para movimentar água com altas taxas de fluxo e pressão em sistemas de abastecimento de água residenciais, comerciais e industriais.
- Eles são usados para apoiar o equipamento de proteção contra incêndio.
- Elas também se aplicam ao transporte de água em obras municipais e ao tratamento de águas residuais.
- Eles são usados para fornecer água para irrigação em terras agrícolas.
- Eles também são usados em sistemas de ar condicionado para fornecer água para aquecimento ou resfriamento.
- Eles também são usados em sistemas de tubulação de água de alimentação de caldeiras.
- Eles são usados em aplicações de desaguamento.
Vantagens de uma bomba multiestágio de caixa dividida
- Uma bomba multiestágio de caixa dividida pode gerenciar taxas de fluxo e pressão de água extremamente altas.
- O projeto da carcaça dividida da bomba aumenta o desempenho da sucção e equilibra as forças axiais hidráulicas, aumentando a vida útil do rolamento e melhorando a confiabilidade.
- Uma bomba multiestágio de caixa dividida é fácil de manter devido ao longo acoplamento entre o motor elétrico e o cabeçote da bomba. O cabeçote da bomba pode ser acessado sem desmontar o motor, o que economiza tempo de serviço/conserto.
- Ele oferece alta confiabilidade e eficiência energética.
- O acoplamento longo também garante o espaço adequado entre o motor e o cabeçote da bomba, o que evita que o fluido bombeado entre no motor principal em caso de falha do selo mecânico.
- O conjunto de rolamentos adicionais entre o motor elétrico e o cabeçote da bomba alivia um nível significativo de tensão do motor elétrico durante a operação, tornando a bomba perfeita para operação contínua.
- Ele tem motores e eixos de bomba independentes, o que significa que apenas um deles precisará ser substituído se estiver danificado.
- Uma bomba de múltiplos estágios com caixa dividida fornece uma taxa de fluxo de água uniforme, estável e fácil de ajustar.
Desvantagens da bomba multiestágio de caixa dividida
- Seu projeto é complexo devido à combinação de vários recursos.
- Os custos iniciais de aquisição e instalação podem ser bastante altos.
- As bombas multiestágio de caixa dividida podem apresentar problemas de vedação mecânica. Esses problemas podem estar relacionados ao ressecamento dos selos ou à falha do selo causada por infiltração e acúmulo de gases na câmara do selo. O vazamento nos selos mecânicos pode danificar o motor.
Solução de problemas de uma bomba multiestágio de caixa dividida
A bomba não dá partida
- A fonte de alimentação do painel é insuficiente. Certifique-se de que o motor elétrico receba a quantidade correta de tensão e corrente.
- Há um fusível queimado ou um disjuntor disparado. Inspecione a bomba de múltiplos estágios de caixa dividida para ver se há um fusível queimado e substitua-o, se necessário.
- Fiação do motor deficiente. Inspecione a fiação do motor em relação ao diagrama de fiação do fabricante da bomba multiestágio de caixa dividida e corrija as falhas.
Descarga insuficiente após a inicialização
- A operação da bomba em linha está invertida. Verifique se a direção da rotação do motor corresponde à direção da seta do fabricante da bomba de múltiplos estágios de carcaça dividida na carcaça da bomba. Inverta as polaridades do motor.
- A válvula de retenção está instalada incorretamente. Instale a válvula de retenção corretamente ou substitua-a.
- A entrada da bomba está bloqueada ou o impulsor está entupido. Lave o canal e o impulsor para remover qualquer obstrução.
- Há ar na bomba ou na tubulação de sucção. As bombas de múltiplos estágios de caixa dividida não podem ser escorvadas com ar no lado da sucção. Certifique-se de que a bomba ou a tubulação esteja cheia de água para expulsar o ar do sistema da bomba.
A bomba vibra muito
- Há componentes desbalanceados na bomba. Inspecione e reequilibre os componentes da bomba de caixa dividida de múltiplos estágios conforme necessário.
- Algumas peças da bomba estão soltas. Aperte os componentes com o nível de torque recomendado pelos fabricantes da bomba de caixa dividida de múltiplos estágios.
- O impulsor está muito desgastado. Inspecione e substitua o impulsor por outro do fabricante da bomba de múltiplos estágios de carcaça dividida, se achar que está adequado.
- O eixo está torto. Desmonte e substitua o eixo, se necessário.
- Há empuxo excessivo devido a falha mecânica. Inspecione o conjunto da bomba e corrija as falhas.
O nível de ruído é muito alto
- A bomba está trabalhando em cavitação. Certifique-se de que a cabeça de pressão de sucção líquida atenda às especificações do fabricante da bomba de múltiplos estágios de carcaça dividida. Certifique-se de abrir totalmente as válvulas da linha de sucção.
- A parte rotativa está atritando com o componente estacionário. Desmonte a bomba e corrija o conjunto do rotor.
- Alguns componentes da bomba estão excessivamente desgastados. Inspecione o conjunto do rotor para verificar se há rolamentos ou impulsores desgastados e substitua-os, se necessário.
- A bomba está trabalhando fora da faixa de serviço. Verifique se a faixa de serviço está correta de acordo com o manual do fabricante da bomba multiestágio de caixa dividida.
Os rolamentos têm vida útil curta
- O eixo está torto. Inspecione e substitua o eixo, se necessário.
- Os componentes rotativos estão esfregando contra a peça estacionária. Corrija a montagem.
- Os rolamentos estão enferrujados devido à entrada de água na carcaça. Inspecione as vias de entrada de água e vede-as.
- Os rolamentos estão desgastados devido ao desgaste do eixo. Substitua-os, se necessário.
Resumo
Uma bomba multiestágio de carcaça dividida é composta por mais de dois impulsores dispostos em série dentro de uma carcaça dividida em duas metades que se encaixam usando porcas e parafusos. A carcaça do mancal da bomba, as portas de entrada e de saída ficam em um lado da carcaça dividida. A junção entre as duas metades da carcaça dividida pode ser vertical ou horizontal. As bombas de múltiplos estágios com carcaça bipartida se diferenciam pela orientação da junta da carcaça bipartida. Os dois principais tipos de bombas são as bombas de caixa bipartida horizontal de vários estágios e as bombas de caixa bipartida vertical de vários estágios. A carcaça dividida facilita a desmontagem e a manutenção mais rápidas dos componentes internos da bomba. As bombas multiestágio de carcaça dividida são perfeitas para o transporte de água e de meios bombeados relativamente finos com propriedades semelhantes às da água. As aplicações típicas incluem o bombeamento de água limpa em indústrias de processamento, irrigação de terras agrícolas, estações de tratamento de água, sistemas municipais de abastecimento de água etc. As bombas multiestágio de caixa dividida têm excelente desempenho de sucção e forças hidráulicas axiais equilibradas, o que aumenta a vida útil dos mancais e melhora a confiabilidade.