O que é a bomba centrifuga? Componentes, Tipos e Vantagens

POR Pedro Coelho

Publicado: quarta-feira, 10 de janeiro de 2024

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A bomba centrífuga é um tipo de bomba que é usada para transferir volumes de fluidos. Ela é muito utilizada no campo para irrigação e abastecimento de casas, além de estar presente nas cidades, principalmente em obras de saneamento e para controle de reservatórios.

Essa bomba centrífuga é mais do que uma simples máquina hidráulica; é uma engenhosidade transformando energia mecânica em energia hidráulica por meio da força centrífuga aplicada ao fluido. Essa máquina engloba a arte de utilizar rotação para conferir velocidade a um líquido, convertendo-a, por sua vez, em um fluxo contínuo. Cada bomba centrífuga é um composto de elementos mecânicos meticulosamente elaborados para possibilitar o seu funcionamento.

Esse conjunto mecânico inclui um eixo montado em rolamentos, um engenhoso mecanismo de vedação que impede vazamentos descontrolados, componentes estruturais robustos projetados para resistir às cargas e tensões suportadas durante a operação da bomba, e superfícies de desgaste estrategicamente posicionadas que asseguram a restauração da bomba às suas especificações originais.

Elementos Fundamentais das Bombas Centrífugas

 

Os elementos fundamentais das bombas centrífugas são essenciais para o funcionamento eficaz desses dispositivos. A interação harmônica de vários componentes é vital para o desempenho otimizado da tarefa de bombeamento.

Abaixo, delineiam-se os principais constituintes de uma bomba centrífuga:

A Carcaça, também conhecida como caracol, tampa ou voluta, constitui a estrutura externa da bomba, conectando-se de forma integrada aos demais componentes. Essa parte crucial abriga um bocal de sucção, direcionando habilmente o líquido para a região central do rotor, e um bocal de recalque, encaminhando o fluido para fora da bomba.

O Rotor, também denominado propulsor ou impulsor, emerge como o componente central e vital da bomba centrífuga. Sua função primordial é conferir energia ao líquido a ser bombeado. Ao girar, o rotor cria uma área de baixa pressão em sua região central, induzindo a sucção do líquido.

O Sistema de Vedação desempenha um papel crucial na prevenção de vazamentos de fluido da bomba. Além de manter a pressão interna, ele protege o motor e outros elementos mecânicos de possíveis danos causados pelo fluido, conferindo extrema importância a esse componente.

O Eixo da Bomba, montado nos rolamentos, estabelece a conexão vital entre o motor e o rotor. Essencial na transmissão da energia do motor para o rotor, permite que este realize a rotação necessária para bombear o fluido.

Cada um desses elementos desempenha uma função vital no funcionamento eficiente de uma bomba centrífuga. A manutenção adequada e inspeções regulares são imperativas para assegurar a contínua eficácia operacional da bomba.

Tipos de Bombas Centrífugas

Depois de entendermos o funcionamento das bombas centrífugas, é importante conhecermos os tipos principais que se enquadram nesta categoria. Cada tipo é classificado de acordo com a direção do fluido bombeado em relação ao eixo de rotação. Vamos a eles:

• Radiais: Neste tipo, a direção do fluido bombeado é perpendicular ao eixo de rotação.
• Fluxo Misto ou Semiaxial: Aqui, a direção do fluido bombeado é inclinada em relação ao eixo de rotação.
• Fluxo Axial: Neste caso, a direção do fluido bombeado é paralela em relação ao eixo de rotação.

Cada tipo tem suas próprias aplicações e é escolhido com base nas necessidades específicas do sistema de bombeamento. Por causa disso, antes de selecionar uma bomba, é crucial considerar vários fatores.

Estes incluem o período de operação da bomba, os tipos de fluidos que serão bombeados e a quantidade de líquido a ser transportada, entre outros aspectos relevantes. Avaliar cuidadosamente essas especificações garantirá que você escolha a bomba mais adequada para suas necessidades. Aqui abaixo está uma ilustração com os 3 diferentes tipos de rotores:

Benefícios e vantagens das bombas centrífugas

As bombas centrífugas oferecem uma série de benefícios e vantagens que as tornam uma escolha excepcional para uma variedade de aplicações. Uma das características distintivas é o atrito reduzido dentro da bomba, proporcionando eficiência operacional. Além disso, o acoplamento magnético garante uma carga equilibrada, evitando danos à bomba.

A resistência à corrosão é uma qualidade notável dessas bombas, permitindo a transferência segura de fluidos corrosivos, resultando em longa vida útil. Destacam-se pela eficiência energética, reduzindo os custos a curto e longo prazo. Um fluxo suave é garantido, eliminando pulsações que podem ser observadas em outras bombas.

A confiabilidade é uma característica comprovada das bombas centrífugas, adequadas para operações em condições extremas. Além disso, sua manutenção é notavelmente baixa, contribuindo para uma operação eficiente e econômica.

A versatilidade é uma vantagem marcante, com uma ampla variedade de tamanhos e configurações disponíveis para atender a diversas aplicações. A ausência de transferência de calor do motor, juntamente com a eliminação de vedações de acionamento, reduz o risco de vazamentos, permitindo o bombeamento eficiente de líquidos perigosos.

Essas bombas basicamente se destacam por sua eficiência, confiabilidade, baixa manutenção e versatilidade, tornando-as uma escolha valiosa em várias indústrias.

Desvantagens das bombas centrífugas

As bombas centrífugas, embora ofereçam uma série de vantagens, também apresentam desvantagens que devem ser consideradas. Uma dessas desvantagens é a cavitação, que pode ocorrer quando a altura manométrica de sucção positiva líquida é muito baixa para a bomba selecionada, resultando na formação de bolhas no líquido. Além disso, o desgaste excessivo do impulsor pode ser agravado pela presença de sólidos em suspensão, contribuindo para uma vida útil mais curta do componente.

A corrosão interna é uma outra preocupação, sendo causada pelas propriedades do fluido e impactando a durabilidade da bomba ao longo do tempo. Variações bruscas de pressão podem levar a surtos ou retorno do fluido na linha, afetando o desempenho da bomba. O superaquecimento é uma consequência possível de baixo fluxo de líquido, apresentando riscos operacionais.

A falta de escorva é uma consideração importante, pois as bombas centrífugas precisam ser abastecidas com o fluido para operar corretamente. Problemas com partículas ferrosas podem ocorrer, especialmente em bombas centrífugas de acionamento magnético, onde partículas podem se acumular no ímã do impulsor, afetando o funcionamento ao longo do tempo.

Além disso, as bombas centrífugas têm pouco ou nenhum poder de sucção, sendo necessário prepará-las ou colocá-las debaixo d'água antes de iniciar a bombagem de líquidos. Em algumas situações, o consumo de energia pode ser significativo, exigindo uma avaliação cuidadosa das condições específicas de aplicação para determinar a adequação das bombas centrífugas.

Prevenção de Cavitação em Bombas Centrífugas

Quando se utiliza uma bomba centrífuga, um aspecto crucial a se considerar é o risco potencial de cavitação dentro do equipamento. A cavitação é um fenômeno que ocorre quando a pressão na saída de sucção não é suficientemente alta para expelir o fluido da tubulação, resultando na formação de pequenas bolhas de gás no interior da bomba.

Uma abordagem eficaz para evitar esse problema é manter uma "altura manométrica de sucção positiva líquida necessária" (NPSHR, do inglês Net Positive Suction Head) constante na porta de sucção da bomba. Essa medida representa a pressão necessária na porta de sucção para prevenir a cavitação no ponto de operação desejado, sendo frequentemente detalhada nas curvas de desempenho da bomba.

As curvas de desempenho de uma bomba são gráficos informativos que revelam dados cruciais sobre a capacidade do equipamento. Elas ilustram a relação entre o fluxo do fluido (Q) e a diferença de pressão ou altura manométrica (H) gerada pela bomba.

Essas curvas desempenham um papel vital ao dimensionar e selecionar bombas, fornecendo informações essenciais para garantir que a bomba escolhida seja apropriada para a aplicação específica. A maioria das bombas opera satisfatoriamente mantendo uma margem mínima entre a altura manométrica líquida positiva de sucção disponível (NPSHA, do inglês Net Positive Suction Head (available)) e a NPSHR, especialmente quando próximas ou no ponto de melhor eficiência (BEP, do inglês Best Efficiency Point).

É crucial manter uma margem mínima de 25% para todas as taxas de fluxo esperadas, visando assegurar uma operação estável. O BEP é crítico durante a seleção da bomba, pois garante que a bomba seja adequada à aplicação, promovendo uma vida operacional prolongada.

Ao operar no BEP, a bomba alcança sua eficiência máxima, otimizando o uso da energia de entrada e reduzindo os custos operacionais. Além disso, a vibração da bomba é minimizada, aumentando sua vida útil e diminuindo os custos de manutenção. Portanto, ao selecionar um sistema de bomba, priorizar a eficiência máxima da bomba centrífuga é uma consideração crucial para reduzir custos a longo prazo e prevenir problemas de cavitação.

Referências

• https://www.iqsdirectory.com/articles/centrifugal-pump.html (acessado em 09/01/2024 as 20:34)
• https://www.northridgepumps.com/article-346_what-is-a-centrifugal-pump (acessado em 09/01/2024 as 20:35)
• https://www.tapflopumps.co.uk/blog/guide-to-a-centrifugal-pump/ (acessado em 09/01/2024 as 20:38)
• https://www.pumpindustry.com.au/selecting-the-right-centrifugal-pump/ (acessado em 09/01/2024 as 20:52)
• https://www.famac.ind.br/conheca-os-componentes-de-uma-bomba-centrifuga/ (acessado em 09/01/2024 as 21:14)
• https://www.mundodaeletrica.com.br/bomba-centrifuga-o-que-e-como-funciona/ (acessado em 09/01/2024 as 21:24)
• https://wortecbombas.com.br/conhecendo-uma-bomba-centrifuga/ (acessado em 09/01/2024 as 21:31)
• https://dicionariodopetroleo.com.br/bomba-centrifugadora/ (acessado em 09/01/2024 as 21:33)
• https://www.itubombas.com.br/pt-br/recursos/blog/funcionamento-e-os-tipos-de-bombas-centrifugas#:~:text=Tipos%20de%20bombas%20centr%C3%ADfugas,-Agora%20que%20j%C3%A1&text=S%C3%A3o%20eles%3A,rela%C3%A7%C3%A3o%20ao%20eixo%20de%20rota%C3%A7%C3%A3o. (acessado em 10/01/2024 as 16:35)
• https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=61gpJVdzCcY (acessado em 10/01/2024 as 17:22)

Sobre o autor

Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou estudante de engenharia civil, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e de áreas correlatas. Se você está curtindo essa postagem, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e compartilhe com seus amigos para eles curtirem também :)