Bomba de turbina vertical
O que é uma bomba de turbina vertical?
Uma bomba de turbina vertical é uma bomba dinâmica de rotor que consiste em impulsores de fluxo radial modificados em uma orientação vertical. Ela se destina a bombear água de poços subterrâneos e reservatórios profundos. A bomba se conecta a um motor no nível do solo por meio de um eixo vertical longo, daí o termo bomba de turbina vertical. Os fabricantes de bombas de turbina verticais geralmente desenvolvem a unidade em uma configuração de vários estágios, composta por vários níveis de impulsores em um conjunto de recipiente. Cada impulsor adicional aumenta a quantidade de pressão que a bomba pode gerar enquanto o fluxo permanece constante. Os fabricantes de bombas verticais de turbina podem projetar a bomba para gerar o máximo de pressão usando tantos estágios quanto o conjunto do reservatório puder acomodar. As bombas de turbina verticais podem ser instaladas em um barril de sucção ou abaixo do nível do solo para fornecer pressão de sucção adicional ao impulsor do primeiro estágio. Em geral, as bombas verticais de turbina são divididas em duas grandes categorias: bombas verticais de turbina para poços profundos e bombas verticais de turbina para poços curtos.
Figura: Bomba de turbina vertical
Componentes de uma bomba de turbina vertical
Motor
O motor fornece a energia mecânica para o funcionamento da bomba. Ele pode ser um motor CA ou CC e pode conter acionamentos de velocidade fixa ou variável.
Montagem da tigela
O conjunto do corpo da bomba de turbina vertical compreende a caixa de sucção, os impulsores e a carcaça de estilo difusor. Cada difusor contém um impulsor e, juntos, eles constituem um estágio da bomba.
Figura: Configuração de um conjunto de tigela.
Carcaça da bomba
A bomba de turbina vertical emprega um tipo de carcaça difusora. A carcaça da bomba é uma passagem fina de ar que envolve o impulsor. Ela serve como um recipiente de contenção de pressão e direciona o fluxo e a saída da bomba. Os fabricantes de bombas de turbina verticais criam a carcaça da bomba usando ferro fundido, aço carbono ou aço inoxidável para aumentar a força, a durabilidade da corrosão e a resistência à abrasão.
Impulsor
O impulsor é um ventilador de rotação rápida composto por lâminas que ajudam a mover o fluido da entrada da bomba para a saída, aumentando a energia cinética e a pressão. Em uma bomba de turbina vertical, o impulsor é travado positivamente no eixo da bomba usando travas cônicas usinadas com precisão. O impulsor pode ser do tipo aberto, semiaberto ou fechado. Os fabricantes de bombas de turbina vertical desenvolvem o impulsor com uma ampla gama de cobertura hidráulica para obter a máxima eficiência.
Eixo
O eixo da bomba de turbina vertical é uma longa peça cilíndrica de metal localizada centralmente na bomba e apoiada em rolamentos. Ele carrega os impulsores e conecta o motor à cabeça da bomba por meio de um acoplamento flexível. O eixo da bomba geralmente é projetado para ter força máxima e excelente resistência à corrosão usando materiais de alta qualidade, como aço inoxidável, aço-liga, aço-carbono etc. Ele também é retificado e polido para proporcionar uma superfície de rolamento lisa.
Acoplamento
As bombas de turbina verticais usam um acoplamento flexível, o que facilita a manutenção dos rolamentos axiais e dos selos mecânicos. O acoplamento conecta o eixo da bomba ao eixo do motor, facilitando a transferência de torque e a rotação dos impulsores. O acoplamento é usinado e balanceado com precisão para um alinhamento e uma transmissão de potência perfeitos.
Entrada de sucção
A saída de sucção de uma bomba de turbina vertical apresenta um projeto hidrodinâmico que ajuda a garantir um fluxo de entrada suave. Ela também contém um filtro de entrada superdimensionado que impede a entrada de sólidos no conjunto hidráulico. A água entra nas bombas pela entrada de sucção.
Saída de descarga
A água sai da bomba pela saída de descarga. A saída de descarga da bomba de turbina vertical apresenta um projeto fabricado ou totalmente fundido para serviços pesados e de baixa perda.
Como funciona uma bomba de turbina vertical?
Uma bomba de turbina vertical funciona convertendo a energia mecânica de um impulsor em energia cinética e de pressão do líquido bombeado. Quando o motor entra em funcionamento, o impulsor gira, criando um vácuo dentro da carcaça da bomba. Como resultado, a água entra na primeira câmara devido à pressão atmosférica que atua na superfície da água. Quando a água atinge o impulsor do primeiro estágio, a ação mecânica transmite alta energia cinética ao líquido. Em seguida, o impulsor lança a água na voluta, onde a pressão do fluido aumenta devido à redução de sua velocidade, e a água entra no segundo estágio, onde 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 por meio da saída de descarga e do tubo de distribuição.
Figura: Funcionamento de uma bomba de turbina vertical
Tipos de bombas verticais de turbina
Bomba de turbina vertical para poços profundos
Uma bomba de turbina vertical para poços profundos geralmente é instalada em um poço perfurado, com o primeiro estágio abaixo do nível da água. Os fabricantes de bombas verticais de turbina criam os dispositivos com um conjunto de vários estágios, capacidade de escorvamento automático e, principalmente, para o transporte de água. A bomba de turbina vertical de poço profundo é usada principalmente no transporte de água do poço profundo para tanques de armazenamento ou instalações de tratamento na superfície.
Figura: mostrando uma bomba de turbina vertical de poço profundo.
Bomba de turbina vertical de ajuste curto
As bombas de turbina verticais de conjunto curto são normalmente menores que 50 polegadas. Elas são comuns em todos os setores e aplicações de manuseio de água, mas são encontradas principalmente em poços de água. Em aplicações de água relativamente limpa, o rolamento dessa bomba pode ser lubrificado usando a água bombeada. Por outro lado, uma fonte externa de água, graxa ou óleo é usada em aplicações em que o líquido bombeado não pode lubrificar os rolamentos.
Figura: mostrando uma bomba de turbina vertical de conjunto curto.
Bomba de turbina vertical de aço inoxidável
Uma bomba de turbina vertical de aço inoxidável apresenta uma construção de bomba totalmente em aço inoxidável e pode ser semi-submersa ou totalmente imersa em água. Ela opera de forma excelente em ambientes adversos, onde as bombas de turbina verticais convencionais feitas de ferro fundido ou aço não conseguem operar. Essa bomba pode ser usada como uma bomba de poço profundo, bomba de poço úmido ou bomba de reforço de pressão submersível. Elas são amplamente preferidas por sua versatilidade e durabilidade.
Figura: mostrando uma bomba de turbina vertical de aço inoxidável.
Bomba de turbina vertical de duplo estágio
Uma bomba de turbina vertical de duplo estágio é composta por dois impulsores alojados em câmaras de bomba difusoras separadas, mas montados em um único eixo de cuba que passa pelo meio dos difusores. Essa bomba oferece a funcionalidade de duas bombas ligadas em uma série.
Figura: mostrando uma bomba de turbina vertical de duplo estágio.
Bomba de turbina vertical de múltiplos estágios
Uma bomba de turbina vertical de vários estágios consiste em mais de dois impulsores alojados em diferentes câmaras da bomba montadas em série. A água entra na primeira câmara com pressão de sucção e sai da última câmara com pressão elevada. Essa bomba pode gerenciar taxas de vazão e cabeça de bomba mais altas do que a equivalente de estágio duplo e pode funcionar com um motor menor.
Aplicações de uma bomba de turbina vertical
Os fabricantes de bombas verticais de turbina desenvolvem a bomba para funcionar de forma excelente em aplicações com baixa altura líquida positiva de sucção (NPSH). Elas são encontradas em usinas de energia, esquemas de irrigação e estações de tratamento de água.
- Elas são usadas como turbinas hidráulicas para gerar energia porque podem funcionar em sentido inverso. Quando a bomba de turbina vertical é empregada para essa aplicação, o bocal de sucção atua como a saída da turbina, enquanto o bocal de descarga atua como a entrada da turbina. Essa alteração não tem impacto sobre a eficiência do dispositivo; a eficiência do dispositivo como turbina é igual à eficiência quando usado como bomba.
- Elas são usadas como bombas de reforço em sistemas de bombeamento municipais.
- Eles são usados para fornecer fluxo para a torre de resfriamento em usinas de energia.
- São usados para o transporte de água em estações de tratamento.
- Eles são usados para bombear água bruta para aspersores de irrigação em fazendas de irrigação.
- Eles são usados para transportar água para as torneiras das residências.
- Eles são usados para fornecer água subterrânea a municípios que não podem contar com água de superfície.
- Eles também fornecem água de reposição e água de incêndio para plantas industriais.
Vantagens de uma bomba de turbina vertical
- As bombas de turbina vertical têm alta eficiência hidráulica.
- Eles têm alta eficiência energética devido à capacidade de trabalhar com motores menores.
- Eles são perfeitos para aplicações de alta e baixa vazão.
- Eles têm perda mínima de vazamento porque a cabeça por estágio é menor.
- Eles têm uma construção compacta com impulsores pequenos porque a cabeça por estágio é menor.
- Eles proporcionam um desempenho estável.
- Eles têm um ciclo de vida baixo devido aos requisitos mínimos de manutenção.
- Eles proporcionam uma maneira fácil e eficiente de levar água de poços subterrâneos profundos para a superfície.
- São altamente versáteis em suas aplicações, atendendo a irrigação agrícola, abastecimento de água municipal, usinas de geração de energia, etc.
- Eles são autoaspirantes porque o impulsor do primeiro estágio fica abaixo do nível da água.
- Eles são altamente confiáveis.
Desvantagens de uma bomba de turbina vertical
- Eles exigem um grande espaço livre para a instalação.
- Não é fácil equilibrar o impulso hidráulico em bombas de turbina verticais devido ao seu eixo saliente, especialmente em aplicações com alta sucção e alta pressão.
- Eles podem lidar com fluidos com gases arrastados ou dissolvidos porque o gás se acumula na câmara selada, onde a ventilação é complicada.
- O custo inicial de aquisição e instalação da bomba é relativamente alto.
Solução de problemas de uma bomba de turbina vertical
A bomba não liga
- Há um fusível queimado ou um disjuntor disparado. Inspecione a bomba de turbina vertical para ver se há um fusível queimado e substitua-o, se necessário.
- A tensão está irregular devido a sujeira ou corrosão no pressostato. Inspecione o pressostato e limpe-o de quaisquer detritos ou poluição.
- Os receptáculos dos fusíveis estão sujos ou corroídos. Inspecione e limpe os receptáculos de fusíveis, se necessário.
- A fonte de alimentação do painel é insuficiente. Certifique-se de que o motor receba a quantidade correta de tensão e corrente.
Não há água suficiente passando pelo sistema da bomba
- A bomba está com ar. Certifique-se de que o sistema da bomba esteja livre de ar.
- A válvula de retenção falhou ou está instalada incorretamente. Inspecione a válvula de retenção, instale-a corretamente ou substitua-a.
- Impulsor entupido. Inspecione o impulsor e remova qualquer material.
- A bomba está operando em sentido inverso. Verifique se o sentido de rotação do motor corresponde ao sentido indicado pelos fabricantes da bomba de turbina vertical na placa de identificação. Certifique-se de inverter as polaridades do motor.
Há uma vibração excessiva da bomba
- Há componentes desbalanceados na bomba de turbina vertical. Inspecione e reequilibre os elementos.
- Os impulsores estão muito desgastados ou com defeito. Inspecione os impulsores e substitua qualquer impulsor desgastado por outro do fabricante da bomba, se necessário.
- Eixo oblíquo ou desbalanceado. Inspecione o eixo da bomba e reequilibre-o conforme necessário.
- O conjunto da bomba está solto. Aperte os componentes da bomba com o nível de torque recomendado pelos fabricantes de turbinas verticais.
O motor está superaquecendo
- O motor está com defeito. Inspecione e substitua o motor principal, se necessário.
- O motor está mal instalado. Certifique-se de que a bomba esteja instalada de acordo com os padrões do fabricante da bomba de turbina vertical.
- A bomba de turbina vertical está funcionando com cavitação. Verifique se a bomba funciona dentro da faixa de velocidade correta e se usa o tipo de impulsor correto.
- Alinhamento incorreto do acoplamento. Certifique-se de realinhar a bomba e o acoplamento. Além disso, verifique se há desgaste na borracha do acoplamento.
- A graxa da bomba está em excesso ou contaminada. Drene o excesso de óleo ou os rolamentos e a carcaça.
- Há uma câmara de vácuo na bomba. Solte o plugue de ventilação para purgar o ar.
Resumo
Uma bomba de turbina vertical é uma bomba dinâmica de rotor projetada com vários impulsores de fluxo radial modificados em uma orientação vertical. A bomba de turbina vertical apresenta uma configuração de vários estágios com vários níveis de impulsores em um conjunto de recipiente. Ela foi projetada para bombear água de poços subterrâneos e reservatórios profundos para tanques de armazenamento na superfície. A bomba se conecta a um motor no nível subterrâneo por meio de um eixo vertical longo, daí o nome bomba de turbina vertical. Os fabricantes de bombas de turbina verticais desenvolvem a bomba para funcionar perfeitamente em aplicações de baixa altura líquida de sucção positiva (NPSH). Como a bomba de turbina vertical pode gerar alta pressão enquanto a vazão permanece inalterada, ela também é perfeita para aplicações de alta pressão e baixa vazão. As bombas de turbina verticais não apresentam problemas de escorva e são eficientes em termos de energia e hidráulicos. Elas são comumente usadas em usinas de energia, esquemas de irrigação e estações de tratamento de água. No entanto, não é fácil equilibrar o empuxo vertical nas bombas de turbina vertical, e a aquisição delas também é bastante cara.