Bombas de deslocamento positivo

Bombas de deslocamento positivo

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE JARAGUÁ DO SUL – UNERJ

CENTRO DE TECNOLOGIA E ARTES

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO

JARAGUÁ DO SUL

JUNHO DE 2007

ADRIANO REESE

DIEDER LUIS PRESTINI

JAIR VIGINI

HORLANDO ESPÍNDOLA NETO

BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO

Trabalho envolvendo a disciplina de Máquinas de Fluxo, do Curso de Engenharia Elétrica – Centro Universitário de Jaraguá do Sul – UNERJ.

JARAGUÁ DO SUL

JUNHO DE 2007

SUMÁRIO

1 OMBAS DE DESLOCAMENTO positivo 6

1.1 BOMBAS rotativas 9

1.2 BOMBAS rotativas DE UM ÚNICO ROTOR 10

1.3 BOMBAS DE PALHETAS 10

1.4 BOMBA ROTATIVA DE PISTÃO 11

1.5 BOMBAS DE parafuso 12

1.6 BOMBAS rotativas DE mais de UM ROTOR 12

1.7 BOMBAS DE ENGRENAGENS 12

1.8 BOMBAS DE Lóbulos 15

1.1 BOMBAS alternativas 16

1.2 CURVAS CARACTERÍSTICAS DAS BOMBAS DE DESLOCAMENTO 16

2 CONCLUSÃO 23

3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 24

1OMBAS DE DESLOCAMENTO positivo

As Bombas são como máquinas operatrizes hidráulicas que conferem energia ao fluido com a finalidade de transportá-lo por escoamento de um ponto para outro obedecendo as condições do processo. As bombas transformam o trabalho mecânico que recebem para seu funcionamento em energia. Elas recebem a energia de uma fonte motora qualquer e cedem parte dessa energia ao fluido sob forma de energia de pressão, cinética ou ambas. Isto é, elas aumentam a pressão e velocidade do líquido. A energia cedida pode ser medida através da equação de Bernoulli. A relação entre a energia cedida pela bomba ao líquido e a energia que foi recebida da fonte motora, fornece o rendimento da bomba.

O princípio de operação de uma bomba de deslocamento é diferente das bombas centrífugas. Nas bombas de deslocamento o fluído é levado (deslocado) da sucção da bomba até a descarga em volumes característicos. A pressão na descarga da bomba ocorre não por uma transferência de quantidade de movimento angular, e sim por eventual restrição que a tubulação de descarga da bomba impõe ao transporte do fluido.

Uma outra particularidade das bombas de deslocamento então surge: a vazão descarregada flutua em torno de um valor médio, pois os volumes característicos são descarregados intermitentemente. Um exemplo é mostrado na figura 1, que traz a vazão instantânea de uma bomba de pistão de dupla ação (ambas as faces do pistão são atuantes).

Figura 1. Vazão instantânea de uma bomba de pistão de dupla ação.

Figura 2. Esquema construtivo de uma bomba de pistão de dupla ação.

A característica principal desta classe de bombas é que uma partícula líquida em contato com o elemento propulsor que transfere a energia tem aproximadamente a mesma trajetória que a do ponto do propulsor com o qual está em contato.

As bombas de deslocamento classificam-se de acordo com o movimento dos elementos de bombeamento, dividindo-se em bombas alternativas e rotativas, como mostra a tabela abaixo:

Deslocamento

Positivo

Bombas Alternativas

Pistão

Êmbolo

Diafragma

Bombas rotativas

Engrenagens

Lóbulos

Parafusos

Palhetas

Pistão

TABELA 1. Classificação das bombas de deslocamento positivo.

Determinar a vazão média teórica de uma bomba de deslocamento é simples. Seja w o volume característico de cada elemento de bombeamento, seja z o número de elementos de bombeamento (ou seja, o número de volumes característicos descarregados por volta do eixo da bomba) e seja n o número de rotações por minuto do eixo da bomba. A vazão teórica, isto é, a vazão descarregada pela bomba considerando que o fluido seja incompressível e que não haja retorno de fluido das regiões de alta pressão para as de baixa pressão através das folgas intrínsecas ao equipamento, será dada por

Para exemplificar, considere a figura 2. Quando o pistão atinge o limite de seu movimento alternativo, o fluido terá sido todo aspirado através da válvula de admissão e o volume característico será o produto da área do pistão pelo seu curso. O número de volumes característicos é o produto do número de pistões (no caso, 1) pelo número de faces ativas (no caso, 2). n é o número de rotações por minuto do eixo que produz o movimento alternativo do pistão.

Figura 3. Esquema construtivo de uma bomba de pistão de ação simples.

1.1BOMBAS rotativas

 Nas bombas de deslocamento rotativas o fluido é deslocado pelo movimento rotativo simples, ou combinado com movimento oscilatório dos elementos de bombeamento. Sao geralmente constituídas de uma carcaça e de um rotor com os elementos de bombeamento. Existem inúmeros tipos de elementos de bombeamento. As BDR não necessitam de válvulas de admissão e descarga, o que as tornam viáveis de operar em alta rotação. A vazão teórica é obtida também pela mesma equação apresentada anteriormente. Como geralmente possuem maior número de elementos de bombeamento que as alternativas de mesmo porte, apresentam uma curva de vazão instantânea mais uniforme.

 

Um único rotor

Palhetas

 

Mais de um rotor

Engrenagem

Pistão

Lóbulos

Elemento Flexível

Pistões Oscilatórios

Parafuso

Parafuso

TABELA 2. Classificação das bombas rotativas.

Segue abaixo algumas características principais:

-A descarga e a pressão do fluido bombeado sofre pequenas variações quando a rotação é constante.

- Vazão do fluido: função do tamanho da bomba e velocidade de rotação, ligeiramente dependente da pressão de descarga; -Fornecem vazões quase constantes; -Eficientes para fluidos viscosos, graxas, melados e tintas; -Operam em faixas moderadas de pressão; -Capacidade pequena e média; - Utilizadas para medir "volumes líquidos"

Veja a seguir os tipos de bombas rotativas.

1.2BOMBAS rotativas DE UM ÚNICO ROTOR

1.3BOMBAS DE PALHETAS

Outro tipo de BDR muito utilizada em sistemas hidráulicos é a bomba de palhetas. O rotor é um cilindro perfurado radialmente para alojar as palhetas. O rotor gira excentricamente em relação à carcaça de forma a tangenciá-la em um ponto. Observe na figura abaixo que a admissão do fluido ocorre no momento em que o volume delimitado pelo rotor, a carcaça e duas palhetas consecutivas inicia seu crescimento, e que o fluido é descarregado ao se iniciar a redução deste volume. Uma vantagem deste tipo de bomba é que a folga entre a carcaça e a palheta será sempre mínima, desde que a força centrífuga desenvolvida pelo giro do rotor tenderá a mantê-las em estreito contato.

Figura 4. Bomba rotativa de palhetas.

Para calcular a vazão teórica descarregada pela bomba de palhetas, considere o volume característico identificado na figura anterior. Seja R o raio da carcaça, e a excentricidade entre rotor e carcaça, z o número de palhetas, b a largura das palhetas e  sua espessura. O volume característico w será então

e a vazão teórica,

1.4BOMBA ROTATIVA DE PISTÃO

Na bomba de deslocamento rotativa de pistão o rotor também gira excentricamente em relação à carcaça, propiciando o movimento alternativo dos pistões montados radialmente em orifícios (cilindros) do rotor. O giro do rotor conecta, periodicamente, a base de cada cilindro com os canais de admissão e descarga, localizados no centro do rotor. O volume característico w é:

onde d é o diâmetro do pistão e e é a excentricidade entre carcaça e pistão. A vazão teórica para z pistões é

Figura 5. Bomba de pistões radiais.

1.5BOMBAS DE parafuso

Possuem de um, dois ou três "parafusos" helicoidais que têm movimentos sincronizados através de engrenagens. Esse movimento se realiza em caixa de óleo ou graxa para lubrificação. Por este motivo, são silenciosas e sem pulsação. O fluido é admitido pelas extremidades e, devido ao movimento de rotação e aos filetes dos parafusos, que não têm contato entre si, é empurrado para a parte central onde é descarregado. Essas bombas são muito utilizadas para o transporte de produtos de viscosidade elevada.

Figura 6. Bomba de parafuso.

1.6BOMBAS rotativas DE mais de UM ROTOR

1.7BOMBAS DE ENGRENAGENS

As bombas de engrenagens são de dois tipos: engrenagens externas e engrenagens internas. As de engrenagens externas são formadas por uma par de engrenagens idênticas que giram acopladas no interior de uma carcaça. O fluido bombeado ocupa o espaço vazio entre as engrenagens e a carcaça e é deslocado da região de sucção para a região de descarga. Entre os centros de rotação os dentes se acoplam não permitindo o retorno do fluido. Nas bombas de engrenagens internas uma engrenagem comum se acopla a uma engrenagem interna.

O volume característico de uma bomba de engrenagens é o volume de um dente; o número de volumes característicos descarregados por volta do eixo é igual ao número de dentes das duas engrenagens. A vazão teórica é dada por

Figura 7. Bomba de engrenagens externas

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