Bomba vertical de caixa dividida
O que é uma bomba vertical de caixa dividida?
Uma bomba de carcaça bipartida vertical é uma forma exclusiva de bomba centrífuga que apresenta uma carcaça bipartida verticalmente com placas de cobertura removíveis nas extremidades. O projeto da carcaça dividida permite a fácil desmontagem do grupo do rotor sem perturbar o alinhamento da bomba ou a tubulação de sucção e descarga, economizando tempo durante o serviço ou a manutenção dos componentes internos da bomba. Os fabricantes de bombas verticais de carcaça dividida projetam o dispositivo principalmente para instalação vertical para economizar espaço no chão. As bombas verticais de carcaça bipartida são ideais para o transporte de água bruta, pura ou de serviço no setor de processos, irrigação de terras agrícolas, estações de tratamento de água, usinas de energia e no setor açucareiro. Elas oferecem excelentes métricas de desempenho com uma cabeça de pressão máxima de até 200 metros, uma capacidade de bomba de 5.000 metros cúbicos por hora e uma temperatura máxima de trabalho de 70 graus Celsius. As bombas verticais de caixa dividida estão disponíveis em várias configurações e materiais de construção, como ferro fundido, aço fundido, ferro dúctil etc.
Figura: Bomba vertical de caixa dividida
Componentes de uma bomba vertical de caixa dividida
Motor elétrico
O motor elétrico é a fonte de energia da bomba. Em geral, um motor elétrico tem dois tipos principais: motores de corrente alternada (CA) e de corrente contínua (CC). A bomba vertical de caixa dividida utiliza principalmente um motor de corrente alternada, seja um motor de indução monofásico ou trifásico.
Carcaça
A bomba de divisão vertical tem uma divisão vertical com uma voluta dupla para ajudar a reduzir as cargas radiais do rolamento. A finalidade da carcaça da bomba é abrigar o conjunto do rotor (ou seja, o eixo, o impulsor, as luvas do eixo e a carcaça do mancal) e transportar as portas de sucção e descarga. Além disso, a carcaça da bomba contém a pressão da água e evita o vazamento do líquido à medida que ele flui pela bomba.
Figura: Carcaça da bomba dividida verticalmente.
Acoplamento
Os fabricantes de bombas verticais de caixa dividida instalam um acoplamento longo entre o motor e o cabeçote da bomba. O acoplamento conecta o eixo de acionamento do motor com o eixo rotativo da bomba, garantindo a transferência do torque mecânico para o cabeçote da bomba com perdas mínimas. O projeto do acoplamento longo permite fácil manutenção da bomba devido ao rápido acesso ao cabeçote da bomba sem remover o motor. Ele também oferece um amplo espaço entre a bomba e o motor, o que ajuda a proteger o motor contra a entrada de fluido em caso de falha na vedação.
Eixo
O eixo é um componente mecânico rotativo apoiado em rolamentos e geralmente acoplado ao motor principal. Sua principal finalidade é transportar o impulsor. Os fabricantes de bombas verticais de caixa dividida criam o eixo com materiais de alta qualidade, como aço inoxidável e aço-liga, para resistir à corrosão e às vibrações durante a operação da bomba.
Impulsor
O impulsor é o principal componente rotativo em uma bomba vertical de caixa dividida. Ele é criado com uma série de palhetas curvadas para trás. Ele transmite energia cinética e pressão de fluido para que a água flua pela bomba e pela rede de tubulação. Um impulsor pode ser do tipo aberto, que não tem tampas, ou do tipo fechado, que tem proteções em ambos os lados para fortalecer o impulsor. A bomba vertical de caixa dividida emprega o impulsor do tipo fechado com configurações de sucção simples ou dupla
Figura: Impulsores da bomba; a) projeto de sucção simples e b) projeto de sucção dupla.
Rolamentos
Os rolamentos suportam o eixo da bomba ou o conjunto do rotor e os alinham 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 vertical de caixa dividida?
Uma bomba vertical de caixa dividida converte a energia mecânica de um impulsor em energia cinética da água e, em seguida, em energia de pressão para movê-la pelos sistemas de bombeamento. Quando o motor elétrico dá partida, a saída do torque mecânico é transferida para o impulsor por meio do eixo da bomba e do acoplamento. À medida que o impulsor gira, um vazio é criado dentro da bomba, permitindo que o fluido bombeado flua para a carcaça da bomba e em direção ao olho do impulsor devido à pressão atmosférica externa. Enquanto o impulsor gira, mais líquido entra na carcaça da bomba, e a força centrífuga que atua nas pás do impulsor faz com que o líquido bombeado se mova radialmente para fora, afastando-se do centro de rotação do impulsor, em alta velocidade tangencial. O fluxo giratório na saída do impulsor entra então no difusor, onde a alta velocidade do fluxo diminui devido ao aumento gradual do caminho do fluxo, levando à conversão da energia cinética em pressão estática. Finalmente, a água é descarregada da bomba de caixa dividida vertical a uma pressão elevada e flui para o local desejado por meio da porta de descarga e das conexões do tubo de distribuição.
Figura: Funcionamento de uma bomba vertical de caixa dividida.
Tipos de bombas verticais de caixa dividida
Bomba vertical de sucção simples em caixa dividida
Uma bomba vertical de caixa dividida de sucção única consiste em um impulsor de sucção única que aspira a água por meio de uma única entrada. Essencialmente, todo o volume de água que flui pela entrada da bomba entra nas pás do impulsor somente por um lado. O efeito centrífugo gera pressão no fluido à medida que as pás deslocam o líquido pela bomba. Ela tem um projeto robusto e pode custar metade do preço de uma bomba de sucção dupla comparável.
Figura: Bomba vertical de sucção simples de caixa dividida.
Bomba vertical de caixa dividida de dupla sucção
Uma bomba vertical de caixa dividida de dupla sucção apresenta um impulsor de dupla sucção com dois olhos de impulsor para admitir água de ambos os lados das pás. O impulsor de dupla sucção divide o fluxo dentro da bomba, enviando metade do fluxo através dos olhos ou das entradas do impulsor. Ele tem vários benefícios, como menor empuxo axial e excelente altura líquida de sucção positiva (NPSH). A bomba vertical de caixa dividida de sucção dupla pode gerenciar taxas de fluxo mais altas e tem uma vida útil mais longa do que sua contraparte de sucção única.
Figura: Bomba vertical de sucção dupla de caixa dividida
Aplicações de bombas verticais de caixa dividida
As bombas verticais de caixa dividida são amplamente usadas para bombear água em várias aplicações, como agricultura, mineração, equipamentos de combate a incêndios, usinas municipais de águas residuais, usinas de energia, desaguamento, marinha e condicionamento de resfriamento/aquecimento. Elas são usadas para fazer o seguinte:
- As bombas verticais de caixa dividida são usadas para movimentar água com altas taxas de fluxo e pressão baixa a média em sistemas de abastecimento de água residenciais e industriais.
- Elas são usadas como bombas de reforço em estações de reforço.
- Eles são usados para apoiar o equipamento de proteção contra incêndio.
- Eles também são usados em sistemas de ar condicionado para fornecer água para aquecimento ou resfriamento.
- Eles são usados para fornecer água aos aspersores para irrigação e terras agrícolas.
- Eles são usados em aplicações de construção para o abastecimento de água.
Vantagens de uma bomba vertical de caixa dividida
- Uma bomba vertical 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 a remoção do motor.
- Eles são altamente confiáveis e eficientes em termos de energia.
- Elas também economizam tempo de reparo/manutenção. O projeto da carcaça dividida permite a desmontagem rápida do conjunto do rotor sem interferir no alinhamento da bomba.
- O projeto da carcaça dividida também ajuda a aumentar o desempenho da sucção e a equilibrar as forças axiais hidráulicas. O impulso axial equilibrado aumenta a vida útil do rolamento.
- As bombas verticais de caixa dividida ocupam pouco espaço no chão devido à orientação vertical.
- Uma bomba vertical de caixa dividida é mais robusta e adequada para uso contínuo porque o conjunto de mancais adicionais no cabeçote da bomba alivia um nível significativo de tensão do motor durante a operação.
- As bombas verticais de caixa dividida têm motores e eixos de bomba independentes, o que significa que apenas um deles precisará ser substituído em caso de danos.
- As bombas verticais de caixa dividida com impulsores de sucção dupla podem gerenciar taxas de fluxo mais altas.
- Eles empregam um acoplamento longo, que oferece espaço adequado entre o motor e o cabeçote da bomba, evitando que o fluido bombeado entre no motor quando os selos mecânicos falham.
Desvantagens de uma bomba vertical de caixa dividida
- As bombas verticais de caixa dividida não podem lidar com líquidos com sólidos em suspensão e fluidos altamente viscosos.
- Como elas são verticais, o peso da bomba fica abaixo da voluta, o que leva à concentração de tensão.
- As bombas verticais de caixa dividida têm uma opção de acionamento limitada, pois só podem ser acopladas a um motor elétrico.
- Eles exigem um amplo espaço livre para instalações e manutenção.
Solução de problemas de uma bomba vertical de caixa dividida
O motor não funciona
- Há um disjuntor disparado ou um fusível queimado. Inspecione e reinicie o disjuntor, se necessário. Inspecione a bomba para verificar se há um fusível queimado e substitua-o.
- Há um circuito aberto na sobrecarga térmica. Deixe a bomba vertical de caixa dividida esfriar, feche qualquer circuito aberto e reinicie-a.
- O motor está com defeito. Inspecione e substitua o motor, se necessário.
- O motor está mal instalado. Certifique-se de que a bomba esteja instalada de acordo com os padrões dos fabricantes de bombas verticais de caixa dividida.
A descarga da bomba está baixa
- O impulsor ou a válvula de retenção está entupido. Inspecione e remova qualquer bloqueio na válvula ou no impulsor.
- A bomba está operando em sentido inverso. Certifique-se de que o motor gire na direção indicada pelo fabricante da bomba de caixa bipartida vertical usando a seta na carcaça da bomba. Certifique-se de inverter as polaridades do motor.
- O cabeçote monomérico é insuficiente devido às altas perdas por atrito que excedem o projeto da bomba. Aumente a potência da bomba. Certifique-se de que os tubos usados na rede de tubulação tenham o diâmetro recomendado pelo fabricante da bomba de caixa bipartida vertical.
- Há ar na bomba ou na tubulação de sucção. Certifique-se de encher a bomba ou a rede de tubulação com água para expulsar o ar.
O acionador da bomba está sobrecarregado
- A velocidade da bomba está muito alta. Certifique-se de que a bomba opere dentro da faixa de velocidade especificada pelo fabricante da bomba vertical de caixa dividida.
- Algumas peças da bomba estão sofrendo atrito mecânico extremo. Inspecione o conjunto da bomba para verificar se há alguma deflexão ou obstrução e corrija-a.
- Motor da bomba com defeito. Inspecione o motor quanto a defeitos e conserte-o ou substitua-o, se necessário.
O nível de ruído é muito alto
- Alguns materiais estranhos estão presentes na bomba vertical de caixa dividida. Desmonte a bomba e limpe-a.
- O impulsor está danificado ou desgastado. Inspecione e substitua o impulsor.
- Bomba trabalhando em cavitação. Verifique se as válvulas da linha de sucção estão totalmente abertas.
- A placa de montagem e a base não têm rigidez suficiente. Reforce a base e monte a bomba vertical de caixa dividida com firmeza.
- A bomba está trabalhando fora da faixa de serviço. Verifique se a faixa de serviço está correta de acordo com o guia do fabricante da bomba vertical de caixa dividida.
A bomba está sofrendo vibração excessiva
- O impulsor da bomba está parcialmente entupido. Inspecione e limpe o impulsor.
- O eixo da bomba está oblíquo ou desequilibrado. Inspecione o eixo, reequilibre-o conforme necessário ou substitua-o.
- Alguns componentes da bomba são montados de forma frouxa no corpo da bomba. Aperte todas as peças soltas com o nível de torque recomendado pelo fabricante da bomba vertical de caixa dividida.
- Alguns dos componentes da bomba vertical de caixa dividida estão desequilibrados. Inspecione e reequilibre as peças, se necessário.
Resumo
Uma bomba vertical de carcaça dividida é um modelo específico de bomba centrífuga com uma carcaça dividida verticalmente e um impulsor de sucção simples ou dupla. O projeto da carcaça dividida, juntamente com um longo acoplamento entre o motor e o cabeçote da bomba, permite uma desmontagem e manutenção mais rápidas dos componentes internos da bomba. Os fabricantes de bombas de carcaça bipartida vertical geralmente projetam essas unidades para instalação vertical, o que ajuda a economizar bastante espaço no chão. As bombas verticais de carcaça bipartida são adequadas principalmente para o transporte de fluidos de baixa viscosidade, como água doce, água do mar e água de serviço. Elas são evidentes em várias aplicações residenciais, comerciais e industriais, como irrigação de terras agrícolas, mineração, equipamentos de combate a incêndios, usinas municipais de águas residuais e usinas de energia. Os benefícios das bombas verticais de caixa dividida incluem fácil manutenção, design que economiza espaço e alta eficiência e confiabilidade. Como elas têm eixos de motor e bomba independentes, apenas um eixo precisará ser substituído se for danificado. As bombas verticais de caixa dividida estão disponíveis em diferentes projetos e materiais de construção para atender a várias demandas de aplicação.