9. Bombas Hidráulicas

9.1. IntroduçãoBombas são Máquinas Hidráulicas geratrizes ou operatrizes cuja finalidade é realizar o deslocamento de um líquido por

escoamento. Elas transformam o trabalho mecânico que recebe para seu funcionamento em energia, que é comunicada aolíquido sob as formas de energia de pressão e cinética.

9.2. ClassificaçãoAs bombas podem ser classificadas pela sua aplicação ou pela forma com que a energia é cedida ao fluido. O quadro a

seguir mostra resumidamente a classificação dos principais tipos de bombas. Posteriormente serão apresentadassubclassificações dentro de cada tipo específico de bomba.

Dinâmicasou turbobombas

CentrifugasFluxo MistoFluxo Axial

Puras RadiaisTipo Francis

Volumé tricasoudeslocamentopositivo

AlternativasPistãoEmboloDiafragma

Rotativas

EngrenagensLóbulosParafusoPalhetas Desliz

Especiais

( )

.

9.3. Tipos de Bombas

9.3.1. Turbobombas ou Bombas Dinâmicas

São caracterizadas por possuírem um órgão rotatório dotado de pás (rotor) que exerce sobre o líquido forças que resultamda aceleração que lhe imprime. A finalidade do rotor (impelidor ou impulsor) é comunicar à massa líquida aceleração, para queadquira energia cinética e se realize assim a transformação da energia mecânica de que é dotado. Ele pode ser:

- aberto (figura 9.1): quando não existe esta coroa circular inferior.

Figura 9.1 - Impelidor aberto

- fechado (figura 9.2): quando, além do disco onde se fixam as pás, existe uma coroa circular também presa às pás;

Figura 9.2 - Impelidor fechado

- simples sucção(figura 9.3).

Figura 9.3 - Impelidor de simples sucção

- dupla sucção(figura 9.4).

Figura 9.4 - Impelidor de dupla sucção

Outro elemento constituinte das turbobombas é o difusor (recuperador), no qual é feita atransformação da maior parte da elevada energia cinética com que o líquido sai do rotor, emenergia de pressão. Em geral, tem seção transversal gradativamente crescente e dependente dotipo de turbobomba pode ser: de tubo reto troncônico (nas bombas axiais); de caixa comforma de caracol ou voluta ou coletor (nas demais bombas).

Entre a saída do rotor e do caracol, em certos tipos de bombas, colocam-se palhetasdevidamente orientadas (pás diretrizes) para que o líquido que sai do rotor seja conduzido ao coletorcom velocidade, direção e sentido tais que a transformação da energia cinética em energia potencial depressão se processe com um mínimo de perdas por atrito ou turbulências.

Em princípio temos os seguintes tipos de carcaça:

- carcaça em voluta (figura 9.5)

Figura 9.5 - Carcaça em voluta

- carcaça com pás difusoras(figura 9.6)

Figura 9.6 - Pás difusoras

- carcaça concêntrica (figura 9.7)

Figura 9.7 - Carcaça concêntrica

- carcaça em dupla voluta (figura 9.8)

Figura 9.8 - Carcaça em dupla voluta

- carcaça mista (figura 9.9)

Figura 9.9 - Bomba centrífuga com pás guias, bipartida radialmente

Há várias maneiras de se fazer a classificação das turbobombas. Vejamos as principais:

9.3.1.1 Classificação das Turbobombas

9.3.1.1.1 Classificação segundo a trajetória do líquido no rotor.

a) Bombas CentrífugasSão aquelas em que a energia fornecida ao líquido é primordialmente do tipo cinética, sendo posteriormente convertida

em grande parte em energia de pressão. A energia cinética pode ter origem puramente centrífuga ou de arrasto, ou mesmo umacombinação das duas, dependendo da forma do rotor.

Nas bombas centrífugas radiais puras toda energia cinética é obtida através do desenvolvimento de forças puramentecentrífugas na massa líquida devido ao movimento do rotor. O líquido penetra no rotor paralelamente ao eixo, sendo dirigidopelas pás para a periferia fazendo com que o líquido saia numa direção perpendicular ao eixo (radial). Possuem pás cilíndricas

(simples curvatura), com geratrizes paralelas ao eixo de rotação, sendo estas pás fixadas a um disco e uma coroa circular (rotorfechado) ou a um disco apenas (rotor aberto). A figura 9.10 mostra este tipo de bomba. São usadas quando se deseja forneceruma carga elevada ao fluido e as vazões são relativamente baixas. Ex: água suja e esgotos, indústria de papel, de celulose epetroquímica.

Figura 9.10 - Bomba centrífuga radial

Nas bombas centrifugas tipo Francis, as pás possuem curvaturas em dois planos. A região inicial das pás se apresentacom a forma de superfícies de dupla curvatura, para melhor atender à transição das partículas líquidas, da direção axial para radial,sem provocar choques (mudanças bruscas no sentido do escoamento) nem turbulências excessivas.

A figura 9.11 mostra este tipo de bomba.

Figura 9.11 - Bomba centrífuga “ETA”. Rotor fechado

b) Bombas de fluxo Axial ou Propulsora

Neste tipo de bomba toda a energia cinética é transmitida à massa líquida por forças puramente de arrasto. A trajetória daspartículas líquidas começam paralelamente ao eixo e se transformam em hélices cilíndricas (figura 9.12).

Figura 9.12 - Trajetória de uma partícula líquida numa bomba axial

Possuem rotor tem o aspecto de uma hélice de propulsão e pode ter de 2 a 8 pás. As pás podem ser fixas como mostra afigura 9.13 ou reguláveis como mostra a figura 9..14 (tipo Kaplan).

Figura 9.13 - Rotores de bombas axiais

Figura 9.14 - Rotor de bomba axial de oito pás de passo variável

O rotor é colocado no interior de um tubo com formato troncônico, e o motor que oaciona fica acima do tubo. As Figuras 9.15 e 9.16 mostram este tipo de bomba.

Figura 9.15 - Bomba axial

Figura 9.16 - Bomba axial de pás de passo variável para irrigação

Estas bombas são utilizadas em irrigação. Embora classificadas como centrífugas, noseu princípio de funcionamento não se constata o efeito desta força. São empregados paragrandes descargas (até várias dezenas de m3/s) e alturas de elevação até mais de 40 m.

c) Bombas Diagonais ou de fluxo mistoNas bombas hélico-centrífuga, o líquido penetra no rotor axialmente, atinge as pás cujo

bordo de entrada é curvo e inclinado em relação ao eixo, segue uma trajetória que é umacurva reversa, pois as pás são de dupla curvatura, (ver figura 2) e atinge o bordo de saída queé paralelo ao eixo ou ligeiramente inclinado em relação a ele. Sai do rotor segundo um planoperpendicular ao eixo ou segundo uma trajetória ligeiramente inclinada em relação ao planoperpendicular ao eixo. A figura 9.17 mostra a trajetória da partícula no rotor. A figura 18mostra uma bomba deste tipo.

Figura 9.17 - Trajetória de uma partícula numa bomba hélico-centrífuga

Figura 9.18 - Bomba hélico axial Sulzer

Nas bombas helicoidais ou semi-axiais, o líquido atinge o bordo das pás que é curvo ebastante inclinado em relação ao eixo, a trajetória é uma hélice cônica, reversa (ver figura9.19), e as pás são superfícies de dupla curvatura.

Figura 9.19 - Trajetória de uma partícula numa bomba axial

O bordo de saída das pás é uma curva bastante inclinada em relação ao eixo. O rotornormalmente possui apenas uma base de fixação das pás com forma de um cone ou de umaogiva. A figura 9.20 mostra este tipo de bomba. São utilizadas para grandes descargas ealturas de elevação pequenas e médias.

Figura 9.20 - Bomba helicoidal sulzer

d) Bombas Periféricas ou Regenerativas

São aquelas em que o fluido é arrastado através de um rotor com paletas na suaperiferia, de tal forma que a energia cinética inicial é convertida em energia de pressão pelaredução da velocidade na carcaça. A Figura 9. 21 mostra esse tipo de bomba.

Elas são utilizadas em serviços de alimentação de caldeiras de pequena capacidade eaqueles em que se deseja uma carga elevada com vazões baixas.

Figura 9.21 Bombas regenerativas

9.3.1.1.2 Classificação segundo o número de rotores

a) Bombas de Múltiplos Estágios

Quando a altura de elevação é grande, faz-se o líquido passar sucessivamente por doisou mais rotores fixados ao mesmo eixo e colocados em uma caixa cuja forma permite oescoamento. A passagem do líquido em cada rotor e difusor constitui um estágio deseparação. O difusor de pás guias fica colocado entre dois rotores consecutivos. As pás dodistribuidor são fundidas ou fixadas à carcaça ou ainda podem ser adaptáveis à carcaça.

O eixo pode ser horizontal ou vertical.São próprias para instalações de alta pressão, pois a altura total a que a bomba recalca o

líquido é, não considerando as perdas, teoricamente igual a soma das alturas parciais queseriam alcançadas por meio de cada um dos estágios (20 a 30 metros por estágio).

São utilizadas para alimentação de caldeiras, em poços de água profundos e napressurização de poços de petróleo.

A Figura 9. 22 mostra este tipo de bomba.

Figura 9.22 - Bombas de múltiplos estágios

9.3.1.1.3 Classificação segundo o número entradas para aspiração

a) Bombas de Sucção SimplesNeste tipo de bomba a entrada do líquido é unilateral, se faz de um lado e pela abertura

circular na coroa do rotor ( ver Figura 9. 3).

b) Bombas de Sucção DuplaNeste tipo de bomba o rotor é de tal forma que permite receber líquidos por dois

sentidos opostos, paralelamente ao eixo de rotação (ver Figura 9. 4). O rotor tem uma formasimétrica em relação a um plano normal ao eixo, e equivale hidraulicamente a dois rotoressimples montados em paralelo e é capaz de elevar, teoricamente, uma descarga dupla, da quese obteria com o rotor simples. Desse modo, devido a simetria, o empuxo axial é equilibrado.

A carcaça para este tipo de bomba é bipartida, isto é, constituída de duas seçõesseparadas por um plano horizontal à meia altura e aparafusadas uma a outra ( ver Figura 9.23). Estas bombas são utilizadas para descargas médias.

9.3.1.1.4 Classificação segundo o modo pelo qual é obtida a transformação da energiacinética em energia de pressão

Essa transfomação, como vimos, se realiza no difusor, de modo que esse critériocorresponde à indicação dos tipos de difusor. Temos assim:1) Bomba de difusor com pás guias (diretrizes) colocadas entre o rotor e o coletor.2)Bomba com coletor em forma de caracol ou voluta.3)Bomba com difusor axial troncônico, com pás guias.

9.3.1.1.5 Outra ClassificaçõesPoderíamos ainda classificar as bombas conforme:

- A velocidade específica;- A finalidade ou destinação;- A posição do eixo;- O líquido a ser bombeado;- Outros critérios;

Figura 9.23 - Bomba de carcaça bipartida

9.3.1.2 Características Gerais das TurbobombasAs turbobombas têm como características principais: podem ser acionadas diretamente

por motor elétrico sem a necessidade de modificadores de velocidade, sendo mesmo comumoperarem a velocidades dos motores comerciais de 1750 e 3550; trabalham em regimepermanente, o que é de fundamental importância em grande número de aplicações; fornecemboa flexibilidade operacional, pois a vazão pode ser modificada por recirculação, fechamentoparcial de válvula na tubulação de descarga ou, alternativamente, por mudança de rotação oudiâmetro externo do impelidor e cobrem amplas faixas de vazão, indo desde vazõesmoderadas (centrífugas) até altas vazões (axiais).

9.3.1.3 Aplicações e Limitações das Turbobombas

São utilizadas quando se deseja fornecer uma carga elevada ao fluido e as vazões sãorelativamente baixas. Os tipos de aplicações:

- serviços gerais em indústrias de processos (papel, celulose, petroquímica).- abastecimento de água.- alimentação de caldeiras.- serviços de alta pressão.- extração de água em poços profundos- outras.

As limitações de aplicação podem ser:a) quanto a velocidade específica:

para ns < 500 a eficiência é muito pequena.Obs.: ns = .n em rpm, Q em gpm e H em ft

b) quanto a vazão: vazão mínima no mercado = 1 m3/h (4.59pm)

c) quanto a carga: limite máximo entre 75 m e 150 m.

d) quanto a viscosidade: viscosidade máxima de 500 SSU para que não diminua a eficiência.

e) quanto a presença de gases (ar ou outros) no líquido bombeado: queda da eficiência com o aumento da porcentagem de gás em volume; para bombas

centrífugas no máximo 5%; para bombas de fluxo misto e axial no máximo 10%.f) quanto a presença de sólidos no líquido bombeado:

não deve ultrapassar 3% em volume.g) quanto a operação:

deve ser escorvada (previamente enchida com o líquido a ser bombeado para haver aexpulsão do ar bomba).

9.3.1.4 Especificação do tipo uma Turbobomba

A seleção de uma turbobomba hidráulica, tal como as Turbinas Hidráulicas, pode serfeita em função das grandezas: ns (rotação específica), Q (descarga) e H (altura manométrica).Baseado nos resultados obtidos com bombas ensaiadas e no seu custo, o qual depende dasdimensões da bomba, os fabricantes elaboraram tabelas, gráficos e ábacos, delimitando ocampo de emprego de cada tipo em função da velocidade específica, de modo a proceder umaescolha que atenda as exigências de bom rendimento e baixo custo. Assim, segundo estecritério, podemos classificar as turbobombas em:

a) lentas (ns < 90) Bombas centrífugas puras, com pás cilíndricas, radiais, para pequenas e médias

descargas, sendo 2,0.d1 < d2 < 2,5.d1.b) normais (90 < ns < 130)

Bombas semelhantes as anteriores, com 1,5.d1 < d2 < 2,0.d1.c) rápidas (130 < ns < 220)

Possuem pás de dupla curvatura; descargas médias e com 1,3.d1 < d2 < 1,8.d1.d) extra-rápidas ou hélio centrífugas (220 < ns < 440)

Possuem pás de dupla curvatura, descargas médias e grandes e com 1,3.d1 < d2 <1,5.d1.e) helicoidais (440 < ns < 500)

Para descargas grandes e com d2≅1,2.d1.f) axiais (ns >500)

Grandes descargas e pequenas alturas de elevação e 0,8.d1 < d2 < d1.

A Figura 9. 24 mostra graficamente este campo.

Figura 9.24 - Gráfico do campo de emprego dos diversos tipos de rotores

9.3.1.5 Equações Fundamentais das Turbobombas

As equações fundamentais para as turbobombas hidráulicas são aquelas apresentadasjuntamente com as turbinas hidráulicas, com pequenas variações, já apresentadas.

9.3.1.6 Rendimentos das Turbobombas

A Figura 9. 25 mostra o rendimento das turbobombas em função da rotação específica eda vazão.

Figura 9.25 - Eficiência em função de Ns e Q

9.3.1.7 Funcionamento

- Características do SistemaA curva "carga da bomba x vazão" nos diz claramente a energia por unidade de peso

que a bomba é capaz de fornecer ao fluido de trabalho em função da vazão.Entretanto, para determinar o ponto de trabalho, torna-se necessário determinar qual a

energia por unidade de peso que o sistema solicitará de uma bomba em função da vazãobombeada. A esta sua característica dá-se o nome de altura manométrica do sistema, que érepresentada pelo mesmo símbolo (H) utilizado para carga da bomba.

Esta energia por unidade de peso solicitada pelo sistema é então, para cada vazão,função da altura estática de elevação do fluido (h), da diferença de pressão entre a sucção edescarga (Pd-Ps) e das perdas existentes no circuito.

onde:

H h h ZP

h ZsP

hd s dd

fds

fs= − = + +

− + −

γ γ

hd= altura manométrica de descarga hs = altura manométrica de sucção hfd = perdas na linha de descarga para um Q hfs = perdas na linha de sucção para um Q

Reescrevendo:

( ) ( )HP P

Z Z h hd sd s fd fs=

−

+ + + +

γ

H estático H dinâmico (não varia com Q) (varia com Q)

A curva do sistema pode ser levantada, variando-se Q ;ver Figura 9. 26 .

8iy iuuh

Figura 9.26 - Curva do sistema

- Ponto de TrabalhoSe colocarmos a curva do sistema, no mesmo gráfico onde estão as curvas

características das bombas, obteremos o ponto de trabalho na intersecção da curva Q x H dabomba com a curva do sistema, como mostra a Figura 9. 27.

Figura 9.27 - Ponto de trabalho

Deve-se considerar que existem diversos recursos para modificar o ponto de trabalho edeslocar o ponto de encontro das curvas Q x H da bomba e do sistema.

- EscorvaAs turbobombas comuns, embora possam bombear fluido de um nível inferior ao do seu

bocal de sucção, necessitam para isto serem escorvadas.Entende-se por escorva um processo de preparação da bomba para funcionamento, no

qual o ar e os gases contidos no seu interior e na tubulação de sucção são extraídos esubstituídos pelo fluido a ser bombeado.

Portanto, antes de começar a operação, a bomba bem como a tubulação de sucçãodevem estar cheias de líquido.

A escorva pode ser feita por meio de:- válvula de pé;- tanque de escorva;- ejetor;- bomba de vácuo;

9.3.1.8 Pré-dimensionamento das turbobombasA seguir será apresentada um roteiro básico para o dimensionamento das bombas

centrífugas e axiais, que são os tipos mais comuns de turbobombas.No geral, segue mesma linha que as turbinas Francis e Kaplan.

a) Pré-dimensionamento de turbobombas centrífugas

1) Dados Básicos- Q (m3 ): vazão para o ponto de trabalho- H (m): altura de elevação nominal- hs (m): altura máxima de sucção

2) Cálculos preliminares- Trabalho específico ( y )- Rotação específica ( nqa )- Rendimentos ( nm,, nn,, nt)- Potências (Pn, Pef)- Correção da descarga Q

3) Escolha do tipo

- Baseada em nqa e hmax , levando-se em conta o coeficiente de cavitação ( γmin );- Determinar o tipo de motor de acionamento;- Determinar o tipo de rotor e o nº de estágios;

4) Cálculo do Rotor- O gráfico 1 mostra os valores do coeficiente de pressão ϕ = y/(u2/2) relação entre os

diâmetros (que estão indicados na Figura 9.) em função da rotação específica, que servemcomo elemento de orientação.

- Determinação de u4 e u2;- Determinação de D4 e D5 ;- Determinação de Cm4 e Cm5;- Determinação de b4 e b5;- Determinação dos triângulos de velocidade;- Verificação dos Elementos de Orientação e recalculo dos parâmetros, se necessário;- Determinação do nº e da espessura das pás;

5) Determinação das características do coletor- velocidade de entrada;- dimensões;- outros;

6) Cálculos Suplementares- Determinação do diâmetro do eixo;- Determinação da velocidade crítica;

b) Pré-dimensionamento de Turbobombas Axiais

1) Dados Básicos- Q;- H;

2) Cálculos Preliminares- Y- nqa- nm, nh,, nt- Ph e Pef- Q′

3) Escolha do Tipo- Baseada em nqa e hsmax levando-se em conta γmin.- Determinação do tipo de acionamento;- Determinação do tipo de rotor;

4) Cálculo do Rotor- O gráfico 2 mostra os valores do coeficiente de pressão ϕ e da relação entre os

diâmetros Di/De em função de nqa, que servem como elementos de orientação.- Determinação de ue ;- Determinação de De e Di;- Verificação dos elementos de orientação e correção se necessário;- Determinação do nº de pás;

9.3.2. Bombas Volumétricas ou de Deslocamento Positivo

São aquelas em que a energia é fornecida ao líquido já sob a forma de pressão, nãohavendo a necessidade de transformação de Energia Cinética.

Assim sendo, a movimentação do líquido é diretamente causada pela movimentação deum órgão mecânico da bomba, que obriga o líquido a executar o mesmo movimento de queestá animado.

O líquido, sucessivamente, enche e depois é expulso de espaços com volumedeterminado no interior da bomba (daí o nome de bombas volumétricas ou volumógenas).

Nestas bombas, as forças transmitidas ao líquido têm a mesmo direção do movimentogeral do líquido.

Uma das características mais importantes destas bombas é o fato de manterem a vazãomédia praticamente c de trabalho e da viscosidade do fluido bombeado, mesmo mantendo arotação constante.

São utilizadas para pressões elevadas e descargas relativamente pequenas.

9.3.2.1 Classificação e Características

9.3.2.1.1 Bombas AlternativasPodem ser classificadas de acordo com os seguintes critérios:

1) Quanto ao acionador: ( de 1 a 6)- Bombas de Potência (Força): quando o acionador é um motor elétrico ou de

combustão interna, sendo o movimento transmitido pelo mecanismo eixo-manivela-biela-cruzeta-orgão mecânico.São utilizadas para alta pressão no acionamento de prensas, nasindústrias de borracha, algodão, óleo, cerâmica, etc.

- Bombas de Ação Direta: quando o acionador é uma máquina de vapor que movimentadiretamente o órgão movimentador do líquido da bomba. São empregadas na alimentação deágua de caldeiras, pois aproveitam o vapor gerado na caldeira para o seu próprio acionamento.2) Quanto a posição dos cilindros

- Horizontal;- Vertical;

3) Quanto ao nº de cilíndros- Simplex: quando existe apenas 1 cilindro;- Duplex: quando existe 2 cilindros;- Triplex: quando existe 3 cilindros;- Multiplex: quando existe mais de 3 cilindros;

Obs.: cilindro : câmara com pistão ou êmbolo;4) Quanto ação de bombeamento

- de simples efeito: quando apenas uma face do órgão movimentador atua sobre olíquido (sucção e descarga são feitas em um só lado).

- de duplo efeito: quando as duas faces atuam sobre o líquido (sucção e descarga deambos os lados, enquanto um lado succiona, o outro descarrega e vice-versa).5) Quanto ao curso do órgão movimentador

- de curso constante: construção usual;- de curso variável: permitem variar a vazão;

6) Quanto ao órgão movimentador do líquido- Bomba Alternativa de Pistão: o órgão que produz o movimento do líquido é um pistão

que se desloca, com movimento alternativo, dentro de um cilindro. O princípio defuncionamento é o seguinte:

. No curso de aspiração, o movimento do pistão tende a produzir vácuo. A pressão dolíquido no lado de aspiração faz com que a válvula de admissão se abra e o cilindro se encha;e enquanto isso ocorre, a válvula de recalque mantém-se fechada pela pressão pela própriadiferença de pressões. No curso de recalque, o pistão força o líquido, empurrando-o para forado cilindro, através da válvula de recalque. Mantém-se, neste curso, fechada a válvula deadmissão devido à diferença de pressão. Assim, pode-se observar que o movimento do líquidoé efetivamente causado pelo movimento do pistão, sendo da mesma grandeza e tipo domovimento deste. São utilizadas em serviços de dosagem de líquidos. A Figura 9. 28 mostrauma bomba deste tipo.

Figura 9.28 - Bomba alternativa de pistão

-Bomba Alternativa de êmbolo: difere da anterior somente pela forma do órgãomovimentador. O êmbolo nada mais é que um "pistão alongado". Tem o mesmo princípio defuncionamento e as mesmas aplicações, só que suporta pressões mais elevadas. A Figura 9. 29mostra uma bomba deste tipo.

Figura 9.29 - Bomba alternativa de êmbolo

- Bomba Alternativa de Diafragma: neste tipo de bomba o órgão que fornece a energiaao líquido é uma membrana acionada por uma haste com movimento alternativo (figura 9..30). Há casos de construção mais complexa em que a haste age em um fluido (normalmenteóleo) que por sua vez atua na membrana (figura 9.. 31).

Figura 9.30 - Bomba alternativa de diafragma

Figura 9.31- Bomba de diafragma, atuação por óleo pela ação de êmbolo horizontal

O movimento da membrana, em um sentido, diminui a pressão da câmara fazendo comque seja admitido um volume de líquido. Ao ser invertido o movimento da haste, esse volumeé descarregado na linha de recalque. São utilizadas para serviços de dosagem de líquidos(exemplo: bomba de combustível do carro).

As Figuras 9.32 a 9.35 mostram alguns destes tipos de Bomba Alternativa.

Figura 9.32 - Representação esquemática de uma bomba de ação direta(acionada por vapor)

Figura 9.33 - Bomba de êmbolo, de potência, horizontal, simples efeito, simplex.

Figura 9.34 - Bomba de êmbolo, de potência, vertical, simples efeito, simplex.

Figura 9.35 - Bomba de pistão, de potência, horizontal, duplo efeito, simplex.

9.3.2.1.2 Bombas Rotativas

Neste tipo de bomba, o líquido recebe a ação de forças provenientes de uma ou maispeças dotadas de movimento de rotação que, comunicando energia de pressão, provocam seuescoamento. A ação das forças se faz segundo a direção que é praticamente a do própriomovimento do escoamento do líquido.

Podem ser classificadas do seguinte modo:1) Bombas de um só rotor

- Bombas de Paletas no Rotor (figura 9. 36)

Figura 9.36 - Palhetas deslizantes no rotor

São compostas de um cilindro (rotor) cujo eixo de rotação é excêntrico ao eixo dacarcaça. O rotor possui ranhuras radiais onde se alojam palhetas rígidas com movimento livrenestas ranhuras. Devido a sua rotação, a força centrífuga projeta as palhetas contra a carcaçaformando câmaras entre elas de tal modo que o fluido fique aprisionado.

Devido a excentricidade do cilindro em relação à carcaça, essas câmaras apresentamuma redução de volume no sentido de escoamento pois as palhetas são forçadas a seacomodarem sob o efeito de força centrífuga e limitadas, na sua projeção para fora do rotor,pelo contorno da carcaça.

O fato do aumento de pressão ser provocado por redução de volume justifica a suaclassificação como bomba volumétrica.

Podem ser de duas modalidades:- de descarga constante (comuns)- de descarga variável ( que utilizam um compensador de pressão)São utilizadas para alimentação de caldeiras e em comandos hidráulicos.

- Bombas de Paletas no Estator (figura 9. 37)

Figura 9.37 - Palheta deslizante no estator

Possuem um cilindro giratório elíptico que desloca uma paleta que é guiada por umaranhura na carcaça da bomba. O peso da própria palheta, auxiliado pela ação de uma mola, fazcom que a palheta mantenha sempre contato com a superfície do rotor elíptico,proporcionando o escoamento.

- Bombas de Pistão Radial (figura 9. 38)

Figura 9.38 - Pistão radial

O eixo motor possui dois excêntricos (C) defasados de 180 graus que movimentam,cada qual, um tambor contendo um êmbolo (A) que se desloca num pino rotativo articulado(P). Ao girar o tambor, o êmbolo oscila, ora subindo, ora abaixando, funcionando como umaválvula de controle do líquido, da boca de aspiração até a de recalque da bomba.

- Bombas de Palhetas Flexíveis (figura 9. 39)

Figura 9.39 - Palhetas flexíveis

O rotor possui pás de borracha de grande flexibilidade, que, durante o movimento derotação se curvam, permitindo que entre cada duas delas seja conduzido um volume delíquido da boca de aspiração até a de recalque. Na parte superior interna da carcaça existe um"crescente" para evitar o retorno do líquido ao lado aspiração.

- Bombas de Guia Flexível (figura 9. 40)

Figura 9.40 - Guia flexível

Um excêntrico desloca uma peça tubular ("camisa") tendo em cima uma palheta guiadapor uma ranhura fixa.

-Bombas de Tubo Flexível (figura 9. 41)

Figura 9.41 - Bomba de tubo flexível ou de rolete

Consiste de uma roda excêntrica, dotada em certos casos de dois ou três coletesdiametralmente opostos, que comprime um tubo de borracha muito flexível e resistente.

A passagem dos rolos comprimindo tubo determinam um escoamento pulsativo dolíquido contido no tubo, razão pela qual é também conhecida como bomba peristáltica. Olíquido passa ao longo do tubo sem contato com qualquer parte da bomba. Por isso, sãoutilizadas para líquidos corrosivos, abrasivos e tóxicos, entre outros. São usadas também paracirculação extra-corpórea.

- Bomba de parafuso único ( figura 9. 42)

Figura 9.42 - Parafuso (rotor helicoidal)

Consta de um rotor que é um parafuso helicoidal que gira no interior de um estatorelástico também com forma de parafuso, mas com perfil de hélice dupla. São empregadas emsaneamento básico.

2) Bombas de mais de um rotor

- Bombas de Engrenagens Externas (figura 9. 43)

Consiste de duas rodas dentadas, trabalhando dentro de uma caixa com folgas muitopequenas em volta e dos lados das rodas. Com o movimento das engrenagens, o fluidoaprisionado nos vazios entre os dentes e a carcaça, é empurrado pelos dentes e forçado a sairpelo lado oposto e assim sucessivamente. Destinam-se ao bombeamento de substânciaslíquidas e viscosas, lubrificantes ou não, mas que não contenham particulados ou corpossólidos granulados.

Figura 9.43 - Bomba de engrenagens

- Bombas de Engrenagem Interna (figura 9. 44)

Figura 9.44 - Bombas com engrenagens internas com crescente

Possui um roda dentada exterior presa a um eixo e uma roda dentada livre internaacionada pela externa. A cada rotação do eixo da bomba, uma determinada quantidade delíquido é conduzida ao interior da bomba, enchendo os espaços dos dentes da roda motora eda roda livre quando passa pela abertura de aspiração. O líquido é expelido dos espaços entreos dentes em direção à saída da bomba pelo engrenamento dos dentes numa posiçãointermediária entre a entrada e a saída. São aplicáveis ao bombeamento de água, óleos, ácidos,álcool, asfalto, e etc.

- Bombas de Lóbulos (figura 9. 45)

Figura 9.45a - Bomba de lóbulos duplos

Figura 9.45b - Bomba de lóbulos duplos, rolos

Figura 9.45c - Bomba de lóbulos triplos

Possuem dois rotores, cada qual com dois ou três lóbulos.O funcionamento é similar ao das bombas de engrenagens externas.São usadas no bombeamento de produtos químicos, lubrificantes, e etc.

- Bombas de Pistões Radiais (figura 9.46)

Constam de um tambor excêntrico ou rotor contendo orifícios cilíndricos onde sãocolocados os pistões e que gira no interior de uma caixa em torno de um pivô distribuidorfixo. Quando o rotor gira a força centrífuga mantém os pistões em contato com a partecilíndrica interna da carcaça. Quando o pistão se aproxima do centro, descarrega líquido nopivô distribuidor central, e quando se afasta, forma o vácuo necessário para a aspiração. Oscanais de aspiração e recalque no pivô distribuidor são independentes, operando em sincroniacom o rotor. Alterando-se a excentricidade do rotor, consegue-se a variação de descargadesejada.

Figura 9.46 - Bomba de pistões radiais

-Bombas de Parafusos (figura 9. 47)

Figura 9.47 - Bomba de tres parafusos

Constam de dois ou três parafusos helicoidais que têm movimento sincronizados atravésde engrenagens e equivalem teoricamente a uma bomba de pistão com curso infinito. O fluidoé admitido pelas extremidades e, devido ao movimento de rotação e aos filetes dos parafusos,é empurrado para a parte central onde é descarregado. Os filetes dos parafusos não têmcontato entre si. São utilizadas para transporte de produtos de viscosidade elevada.

-Bombas de Fuso (figura 9.48)

Figura 9.48 - Bomba de fusos com dois fusos

Consiste de uma modalidade das bombas de parafusos com formato e traçado dosdentes helicoidais retangulares. Pode ser constituída de dois ou três rotores.

9.3.2.1.3 Bombas EspeciaisNessa seção apresentaremos algumas bombas com características especiais e cuja

importância justifica um referência. Entre elas podemos destacar:

- Carneiro Hidráulico (Ariete) (figura 9. 49)

Figura 9.49 - Carneiro hidráulico. Válvula sem campânula(detalhe)

Funciona em decorrência do surgimento do transiente hidráulico, conhecido como golpede ariete, permitindo elevar uma parcela de água que nele penetra a uma altura superioràquela de onde a água proveio, sem necessitar do auxílio de qualquer motor externo.

Seu funcionamento é basicamente o seguinte:A água enche o corpo A e sai pelos orifícios B, pois a válvula v′ está aberta pela ação do

seu peso.A água sai em pequenos esguichos, com descarga e velocidade crescentes. Quando esta

atinge seu valor máximo, pela queda de pressão resultante, a válvula v′ é arrastadabruscamente para cima, interrompendo o escoamento.

Ora, a pressão de que está dotada a massa de água em escoamento, não podendo serdestruída, determina uma sobrepressão ao longo do corpo do carneiro, provocando a aberturada válvula v da câmara de ar e nela penetrando (efeito do golpe de ariete).

Uma parte da água sai então pelo tubo de recalque R, com velocidade quase constante,tão logo as pressões em A e C se tornem iguais, v se fecha e a água volta a escoar pelosorifícios do corpo do carneiro, pois v′ baixa pelo próprio peso. E assim sucessivamente, ociclo é repetido. São muito utilizados em fazendas, sítios e etc.

- Bombas Regenerativas ou Periféricas. (figura 9. 50)

Figura 9.50a - Bomba regenerativa

Figura 9.50b - Rotor de bomba regenerativa

São bombas com um rotor que desenvolve energia de pressão pela recirculação dolíquido numa série de palhetas radiais (40 a 80) dispostas do dois lados do rotor.

Equivalem a uma bomba centrífuga convencional de Múltiplos Estágios.Cada trajeto completo que as partículas líquidas fazem, do fundo à periferia, e

novamente das pás corresponde a um estágio. No trajeto do fundo à periferia, o líquido éimpulsionado pela força centrífuga do movimento de rotação, havendo o aumento da energiacinética e de pressão.

O trajeto de volta ao fundo das pás e o movimento de rotação são causados pelo impulsoda força centrífuga sobre novas partículas que tendem a desalojar as primeiras, produzindo osreferidos movimentos.

São utilizadas em serviços de alimentação de caldeiras de pequena capacidade e aquelese que se deseja uma carga elevada com vazões baixas. Exemplo: lavador, água potável,refinarias, cervejarias, etc.

- Bombas para Indústrias Químicas e de Processamento (figura 9. 51)

Bombeiam líquidos tóxicos, inflamáveis, explosivos, corrosivos, viscosos, pastosos,muitos quentes ou muitos frios, etc.

São feitas de maneiras especiais para evitar a corrosão.

Figura 9.51 - Bomba centrífuga com revestimento interno

- Bombas para Sólidos (figura 9. 52)

Figura 9.52 - Bomba de concreto

Bombeiam lama, areia, lodos, concreto, etc.Neste tipo de bomba. as granulações sólidas não possuem e nem podem transmitir

energia de pressão, mas apenas energia cinética e, portanto, a altura útil gerada e osrendimentos serão menores no bombeamento das misturas com partículas sólidas comparadascom a da água líquida.

- Bombas de Alta Rotação (figura 9. 53)

Figura 9.53 - Bomba sundyne com caixa de engrenagem, sem indutor

Bomba de reduzidas dimensões, capazes de fornecer pressões muito elevadas ( maioresque 100 Kgf/cm2)

Tem um rotor característico com pás radiais retas que pode ou não ter um indutoradaptado a sua extremidade para melhorar as condições de aspiração (figura 9.. 54.a) e 54.b))e não possuem voluta.

Figura 9.54 a - Rotor de bomba Sundyne

Figura 9.54 b - Rotor com indutor de bomba Sundyne

A Figura 9. 55 mostra o percurso do líquido nesta bomba.

Figura 9.55 - Percurso do líquido na bomba Sundyne

É usada nas indústrias químicas e petroquímicas e na indústria aeronáutica eaeroespacial.

9.4. Comparações entre as Turbobombas e as Bombas Volumétricas

a) Quanto a vazãoBombas Volumétricas:- Há uma proporcionalidade entre a descarga e a velocidade da bomba (que por sua vez

é proporcional ao órgão mecânico que impulsiona o fluido).- Além disso, a vazão bombeada praticamente independe da altura e/ou pressões a serem

vencidas.- As BombasVolumétricas alternativas possuem vazão de bombeamento variável com o

tempo, as rotativas não.

Turbobombas:- A vazão bombeada depende das características de projeto da bomba, rotação e das

características do sistema que está operando.- A vazão de bombeamento é constante com o tempo.

b) Quanto ao movimento do fluido e do impelidor

Bombas Volumétricas:- O movimento do líquido dentro da bomba e o movimento do órgão impulsionador são

exatamente os mesmos, mesma natureza, mesma velocidade em grandeza, direção e sentido.

Turbobombas:- Embora os dois movimentos sejam relacionados entre si, não são absolutamente

iguais.

c) Quanto ao órgão mecânicoBombas Volumétricas:- O órgão mecânico transmite energia ao líquido sob a forma exclusivamente de

pressão, isto é, só aumenta a pressão e não a velocidade.

Turbobombas:- A energia transmitida pelo órgão mecânico (rotor) sob a velocidade de pressão.

d) Quanto ao FuncionamentoBombas Volumétricas:- Podem iniciar o seu funcionamento com a presença de ar no seu interior.

Turbobombas:- O início do funcionamento deve ser feito sem a presença de ar na bomba e no sistema

de sucção, isto é, deve ser cheia de líquido.