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Bomba centrífuga
Bomba centrífuga é uma turbomáquina e é o equipamento mais utilizado para bombear líquidos: no saneamento básico, na irrigação de lavouras, nos edifícios residenciais, na indústria em geral, elevando, pressurizando ou transferindo líquidos de um local para outro.
A bomba centrífuga cede energia para o fluido à medida que este escoa continuamente pelo interior da bomba. Embora a força centrífuga seja uma ação particular das forças de inércia, ela da o nome a esta classe de bombas. A potência a ser fornecida é externa à bomba, seja um motor elétrico, um motor a diesel, uma turbina a vapor, etc. A transferência de energia é efetuada por um ou mais rotores que giram dentro do corpo da bomba, movimentando o fluido e transferindo a energia para este. A energia é em grande parte cedida sob a forma de energia cinética - aumento de velocidade - e esta pode ser convertida em energia de pressão.
O fluido entra na bomba por um bocal de sucção. Neste bocal a pressão manométrica pode ser superior (positiva) ou inferior à atmosférica: (vácuo) ou pressão negativa. Do bocal de sucção o fluido é encaminhado a um ou mais rotores que cedem energia ao fluido, seguindo-se um dispositivo de conversão de energia cinética em energia potencial de pressão. O fluido sai da bomba pelo bocal de recalque. A energia cedida ao fluido se apresenta sob a forma de diferença de pressão entre a sucção e o recalque da bomba. Esta energia específica (energia por unidade de peso) é conhecida como altura manométrica total (Hman). Em função desta transferência de energia é que podemos elevar, pressurizar ou transferir fluidos.
As bombas centrífugas foram idealizadas muito antes de poderem ser realizadas, pois faltava aos construtores uma fonte de energia de alta velocidade de rotação.
Segundo Ladislao Reti, engenheiro químico italiano e historiador da tecnologia e da ciência que viveu no Brasil, a primeira máquina que poderia ser caracterizada como uma bomba centrífuga era uma máquina de elevação de lama mencionada por volta de 1475 em um tratado escrito pelo engenheiro italiano Francesco di Giorgio Martini.[1]^ As verdadeiras bombas centrífugas não foram desenvolvidas senão em fins do século XVII, quando Denis Papin construiu um ventilador centrífugo de pás retas conhecido como fole de Hesse. Só no início do século XIX inicia-se a fabricação e o uso de bombas centrífugas, notadamente nos Estados Unidos da América. A curvatura das pás do rotor foi introduzida pelo inventor John Appold em 1851 na Inglaterra.
As bombas centrífugas passaram a ser comuns na Europa e nos Estados Unidos da América no último quartel do século XIX, quando passaram a ser fabricadas por diversos fabricantes.
Princípio de funcionamento
Exemplo de Bomba Centrífuga Radial, horizontal, em corte parcial
Uma bomba centrífuga emprega um rotor que gira e normalmente tem palhetas curvadas para trás
Bombas centrífugas multi estágios
Uma bomba centrífuga que contenha mais de um rotor é uma bomba centrífuga multi estágios. Cada estágio fornece ao fluido uma determinada energia, sendo que estas se adicionam. Havendo necessidade de maior energia - mais pressão - aumentamos o número de rotores dispostos em série. Os rotores podem estar montados no mesmo eixo ou, mais raramente, em eixos distintos.
Como em todas as bombas, a energia é fornecida pelo acionador: motor elétrico, motor de combustão interna, turbina a vapor, etc.
Bombas com rotores de dupla sucção
É certamente possível instalar dois rotores em paralelo, mas esta construção é infrequente. O mais usual é a instalação de dois rotores com simetria, idênticos, no mesmo eixo: são as bombas com rotores de dupla sucção. Podemos ter casos de duas peças com simetria especular independentes e montadas sobre o mesmo eixo ou uma peça única, contendo os dois jogos de palhetas simétricas.
As bombas de um estágio com rotores de dupla sucção são frequentemente consideradas equilibradas axialmente por simetria, reduzindo os esforços a serem absorvidos nos mancais. Também, devido à divisão do escoamento em duas correntes, apresenta uma redução do NPSH requerido em relação a bombas equivalentes de sucção simples.
Principais características
Curvas características de uma bomba centrífuga e de um sistema aberto
Os seguintes parâmetros caracterizam uma bomba centrífuga:
A vazão bombeada Q
A altura manométrica total H
A potência absorvida P
A eficiência, ou rendimento, η
O diâmetro externo do rotor, D
A carga positiva na sucção, ou NPSH requerido
A velocidade de acionamento n
As curvas características de altura manométrica total
Na aplicação de bombas centrífugas, empregamos essencialmente duas curvas características:
a curva característica da bomba, que representa a energia cedida pela bomba ao fluido em
função da vazão bombeada; e
a curva característica do sistema hidráulico, que representa a energia requerida do fluido pelo
sistema hidráulico - composto por desníveis, diferenças de pressão, canais, tubos, válvulas ou registros - em função da vazão que atravessa o sistema.
Nos diagramas à direita a curva característica da bomba (CCB) é apresentada em azul, enquanto a curva característica do sistema (CCS) é apresentada em vermelho.
Empregam-se curvas características para as bombas porque o comportamento das bombas centrífugas é complexo e geralmente representada sob a forma de uma curva apresentando a altura manométrica total em função da vazão bombeada. Por vezes a curva característica da bomba é chamada de curva H-Q. Frequentemente é apresentada na forma gráfica pelos fabricantes, mas algumas vezes a relação é apresentada sob forma de uma tabela, que nada mais é que uma seleção de pontos sobre a curva característica da bomba.
O comportamento do sistema hidráulico de bombeamento é composto por:
desníveis
diferenças de pressão
atrito entre o fluido e o sistema de bombeamento
mudanças de velocidade do fluido
Este comportamento pode ser representado, da mesma forma, em um diagrama onde apresentamos a energia requerida do fluido em função da vazão dentro do sistema hidráulico. Fazendo-se isto para diversos valores da vazão bombeada e representando a altura manométrica total requerida em função da vazão, obtemos a curva característica do sistema. Além da denominação curva característica do sistema , é frequente a menção à curva do sistema.
Em um dos diagramas à direita, o deslocamento da curva vermelha do eixo horizontal representa o desnível geométrico, geralmente uma diferença de cotas que é o objetivo da instalação de bombeamento vencer. Pode, no entanto, ser uma diferença de pressões a ser vencida pela
