AULA5 -BOMBAS

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Prof. Robério A. Siqueira
CENTRO UNIVERSITÁRIO JORGE AMADO
CURSO : ENGENHARIA DE PETRÓLEO E GÁS
AULA 5 – BOMBAS 
PROF. MSc. ROBÉRIO ALVES SIQUEIRA
Prof. Robério A. Siqueira
BOMBAS
São máquinas hidráulicas que conferem energia ao fluido com a finalidade de transportá-lo de um ponto para o outro obedecendo às condições do processo. Elas recebem energia de uma fonte motora qualquer e cedem parte desta energia ao fluido sob forma de energia de pressão, cinética ou ambas. Isto é, elas aumentam a pressão do fluido, a velocidade ou ambas as grandezas.
 
As bombas são equipamentos que:
Conferem energia ao líquido para transferência;
Energia de pressão e de velocidade; 
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BOMBAS
Quando se deseja que o fluido escoe de um ponto de menor energia mecânica para um de maior energia, ou o saldo de energia não é suficiente para o escoamento na vazão desejada, faz-se necessário a instalação de um equipamento ao longo do escoamento, de modo a suprir a energia mecânica adicional, e também a energia dissipada por atrito.
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BOMBAS
SISTEMA DE BOMBEAMENTO
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BOMBAS
Egípcios 3000 anos antes de Cristo já construiam sistemas hidraulicos. 
HISTÓRICO
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BOMBAS
Persas 
Arquimedes - os primeiros
princípios da hidrostática 
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BOMBAS
Savery, Newcomen e Cawley no século XVII, utilizaram o vapor d'água como força motriz no acionamento das bombas de pistão, porém a eficiência dessas máquinas era baixa. 
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BOMBAS
A Norma API 610 - "CENTRIFUGAL PUMPS FOR PETROLEUM, HEAVY DUTY CHEMICAL, AND GÁS INDUSTRY SERVICES“ (BOMBAS CENTRÍFUGAS PARA PETRÓLEO, TRABALHO QUÍMICO PESADO E SERVIÇOS NA INDÚSTRIA DE GÁS), estabelece os requisitos mínimos para as bombas centrífugas nos aspectos de projeto básico dos componentes mecânicos, acessórios, testes e parâmetros de aceitação.
A última edição desta norma (API 610 – 9a EDIÇÃO), datada de janeiro de 2003, traz alterações bastantes significativas em relação às edições anteriores. Uma das principais refere-se aos selos mecânicos que passaram a ter o tratamento de um equipamento, regido por uma norma específica (API682).
Normas ANSI e Hydraulic Institute.
NORMAS
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BOMBAS
O escoamento pode ser classificado em:
Laminar ou turbulento
Laminar - Filetes líquidos paralelos entre si (velocidade são invariáveis;
Turbulento – Irregularidade no caminho, valor e orientação da velocidade;
Permanente ou Transitório
Permanente – As propriedades em cada ponto não variam com o tempo, podendo variar de um ponto ao outro;
Transitório – As propriedades variam com o tempo;
Uniforme ou Não-Uniforme
Uniforme – A velocidade é a mesma em magnitude e direção em cada ponto do espaço em um instante qualquer;
Não-Uniforme – A velocidade varia em magnitude e direção;
Incompressível ou Compressível
Incompressível – Não há variação de volume no sistema e a massa específica é uma constante;
Compressível – Há variação de volume no sistema;
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BOMBAS
Bombas centrífugas (Turbo Bombas);
Quanto ao tipo e forma do rotor:
Radiais – Direção do fluido perpendicular ao eixo de rotação;
De Fluxo Misto - Direção do fluido inclinada ao eixo de rotação;
De Fluxo Axial - Direção do fluido paralela ao eixo de rotação.
Quanto à sua configuração mecânica:
Rotor em balanço – Monobloco e não monoblocos;
Rotor entre mancais – Simples e multi-estágios;
Tipo turbinas (verticais) – Bombas de poços profundos, tipo barril.
Bombas Volumétricas ou de Deslocamento Positivo;
De Êmbolo ou Alternativas;
Rotativas;
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BOMBAS CENTRIFUGAS
 As turbo bombas são caracterizadas por possuírem uma peça rotativa chamada rotor (ou impelidor), que tem como finalidade fornecer aceleração à massa líquida para que esta adquira energia cinética. Ele poder ser:
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São aquelas em que a energia fornecida ao líquido é primordialmente do tipo cinética, sendo posteriormente convertida em grande parte em energia de pressão. Representam a grande maioria das bombas utilizadas nas indústrias.
A - Sucção
 (Baixa P, Baixa V)
B - Centro do rotor
 (Baixa P, Baixa V)
C - Aletas do rotor
 (Incremento P, Alta V)
D - Voluta
 (Alta P, Baixa V)
E - Descarga
 (Alta P, Alta V)
BOMBAS CENTRIFUGAS
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BOMBAS CENTRIFUGAS
O vácuo parcial criado no bocal de sucção da bomba (ponto A) faz com que o fluido atinja o olho do impelidor (ponto B). O movimento de rotação do impelidor, pela ação da força centrífuga, expulsa o fluido através de suas pás (C) acelerando-o na direção da rotação. Ao deixar o impelidor, o fluido tem a velocidade tangencial da extremidade das pás.
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BOMBAS CENTRIFUGAS
Este fluido em alta velocidade, ao atingir a carcaça (D), que pode ser do tipo voluta ou difusor, passará de uma região de pequena área, existente entre carcaça e impelidor, para uma região de maior área (E). Sua velocidade então irá reduzir-se transformando-se em pressão. Nessa condição irá deixar a bomba através do bocal de descarga.
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BOMBAS CENTRIFUGAS
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BOMBAS CENTRIFUGAS
1 - Sucção
2 - Rotor
3 - Descarga
4 - Caixa de Selagem
5 - Eixo
6 - Selo Mecânico
7 - Sobreposta
8 - Mancais
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BOMBAS CENTRIFUGAS
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BOMBAS CENTRIFUGAS
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BOMBAS CENTRIFUGAS
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BOMBAS CENTRIFUGAS
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BOMBAS CENTRIFUGAS
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BOMBAS CENTRIFUGAS
Rotor é o componente que transforma a energia de rotação em energia de velocidade e energia de pressão. Pode ser radial, semi-axial ou axial.
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BOMBAS CENTRIFUGAS
Quanto ao tipo de construção, o rotor pode ser classificado como fechado, semi-aberto ou aberto.
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BOMBAS CENTRIFUGAS
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BOMBAS CENTRIFUGAS
A carcaça é o componente responsável pela contenção do fluido bombeado. Provê oportunidade para conversão da energia cinética do fluido em energia de pressão.
Encontramos os seguintes tipos: Simples espiral, Dupla espiral, Circular e Mista.
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BOMBAS
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BOMBAS CENTRIFUGAS
ROTOR
COLAR
Trava de 
Centralização
Parafuso da Trava
de Centralização
SOBREPOSTA
DO SELO 
Anel de 
Retenção
Estator
Molas
Inserto
Parafuso de
Fixação 
Parafuso de
Ajuste
Anéis “O”
Luva 
do Selo
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BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO
As bombas de deslocamento positivo apresentam uma ou mais câmaras que comunicam a energia de pressão ao fluido, provocando o seu escoamento.
Desta forma, proporcionam as condições necessárias para que se realize o escoamento na tubulação de aspiração e na de recalque. Este tipo de bomba pode ser classificada em alternativas e rotativas, e para cada classificação há diversos tipos de bombas.
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BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO
ALTERNATIVAS
 Aplicações:
- bombeamento de água de alimentação de caldeiras, óleos e de lamas,
- imprimem as pressões mais elevadas dentre as bombas,
- pequena capacidade,
podem ser usadas para vazões moderadas.
Vantagens:
- podem operar com líquidos voláteis e muito viscosos
capaz de produzir pressão muito alta.
 Desvantagens:
- produz fluxo pulsante;
- capacidade;
- opera com baixa velocidade;
- necessita de mais manutenção;
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BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO
Pistão ou êmbolo
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BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO
DIAFRAGMA
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BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO
ROTATIVAS
Resulta em escoamento contínuo. O rotor da bomba provoca uma pressão reduzida no lado da entrada, o que possibilita a admissão do líquido à bomba, pelo efeito da pressão externa. À medida que o elemento gira, o líquido fica retido entre os componentes do rotor e a carcaça da bomba.
O líquido bombeado é empurrado pelos
dentes das engrenagens. A vazão é proporcional ao volume entre os dentes e à velocidade das engrenagens. Uma das engrenagens é movimentada por um motor.
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BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO
Características:
- Utilizadas principalmente nas indústrias farmacêuticas, de alimentos e de petróleo.
- Eficientes para fluidos viscosos, graxas e tintas;
- Operam em faixas moderadas de pressão;
- Capacidade pequena e média;
Utilizadas para medir "volumes líquidos".
Tipos:
- Engrenagens;
- atuada externamente ( as 2 engrenagens giram em
sentidos opostos);
- atuada internamente ( só um rotor motriz );
- Rotores lobulares: bastante usada em alimentos;
- Parafusos helicoidais ( maiores pressões);
- Palhetas: fluidos pouco viscosos e lubrificantes;
- Peristáltica: pequenas vazões, permite transporte
asséptico.
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BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO
Sucção
Descarga
Engrenagens
Sucção
Descarga
Lóbulos
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BOMBAS
VIDEOS
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BOMBAS - COMPARAÇÃO
VOLUMÉTRICAS
	• A vazão depende apenas da rotação e independe do sistema
	• Movimento do líquido e movimento órgão impulsionador iguais
	• Transmissão de energia de pressão
	• Presença de ar não prejudica partida
TURBO BOMBAS
	• A vazão depende da rotação, pressão de descarga e características de projeto
	• Movimento do líquido e movimento órgão impulsionador diferentes
	• Transmissão de energia de velocidade e pressão
	• Presença de ar prejudica partida
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BOMBAS - COMPARAÇÃO
Vantagens das Turbo bombas:
• São acionadas por motores elétricos ou turbinas ;
• Trabalham em regime permanente
• Apresentam flexibilidade operacional devido às modificações que podem ser feitas para que se adaptem às novas condições: restrição de válvula na descarga, mudança do impelidor, variação de velocidade
• Requerem menor manutenção do que as bombas alternativas
• Cobrem ampla faixa de vazões
• Apresentam relação de custo favorável
Desvantagens das Turbo bombas:
• Baixa eficiência para vazões muito baixas e diferenciais de pressão muito altos
• Baixa eficiência para altas viscosidades
• Redução da sua capacidade pelos gases dissolvidos no líquido
• Erosão acelerada causada pelos sólidos em suspensão
• Inadequada quando se deseja vazão constante, independente de alterações no sistema
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BOMBAS 
ESQUEMA 
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BOMBAS
Toda bomba centrífuga requer uma pressão mínima na sucção para o seu bom funcionamento. Caso esta pressão seja muito baixa, o líquido vaporiza. As bolhas de vapor assim formadas são conduzidas pelo fluxo do líquido até atingir pressões mais elevadas (normalmente na região do rotor) onde então ocorre a implosão (colapso) destas bolhas, com a condensação do vapor e o retorno ao estado líquido. Este fenômeno é a cavitação.
CAVITAÇÃO
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BOMBAS
Altura Manométrica – Head Capacity - Altura manométrica total em metros (ou pés) de coluna desenvolvida para várias vazões.
Eficiência - Efficiency - Relação entre a potência entregue pelo fluido bombeado e enviada pela bomba a várias vazões.
BEP - Best Eficiency Point - Ponto de melhor eficiência, ponto onde a altura manométrica operacional coincide com a máxima eficiência.
BHP - Brake Horse Power - Potência requerida a várias vazões baseada na densidade específica de 1,0 (água).
NPSH - Net Positive Suction Head - energia requerida para superar as perdas por fricção na sucção da bomba até a abertura para as aletas do rotor. 
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BOMBAS
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BOMBAS
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BIBLIOGRAFIA
Bombas Industriais – Edson Ezequiel de Matos e Reinaldo de Falco
Mecânica das Bombas – Epaminondas Pio Correia Lima
www.sulzer.com.br
www.omel.com.br
www.bomax.com.br
www.wilden.com
Cameron Hydraulic Data - Flowserve
Manual de Treinamento – Manutenção – KSB
Equipamentos Rotativos Bombas - João batista, 2006
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BOMBAS
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BOMBAS CENTRIFUGAS