Em 1689, o físico Denis Papin inventou a bomba centrífuga e hoje esse tipo de bomba é a mais utilizada no mundo. A bomba centrífuga é construída com base em um princípio simples: o líquido é conduzido ao cubo do impulsor e, por meio da força centrífuga, é lançado em direção à periferia dos impulsores. A construção é bastante barata, robusta e simples e a sua alta velocidade permite conectar a bomba diretamente a um motor assíncrono.
A bomba centrífuga
A bomba centrífuga fornece um fluxo de líquido constante e pode ser facilmente estrangulada sem causar qualquer dano à bomba. Agora vamos dar uma olhada figura 1, que mostra o fluxo do líquido através da bomba. A entrada da bomba conduz o líquido para o centro do impulsor rotativo, de onde é lançado para a periferia. Esta construção proporciona alta eficiência e é adequada para o manuseio de líquidos puros. As bombas que têm de lidar com líquidos impuros, como as bombas de águas residuais, são equipadas com um impulsor que é construído especialmente para evitar que objetos fiquem armazenados dentro da bomba.
Se ocorrer uma diferença de pressão no sistema enquanto a bomba centrífuga não estiver funcionando, o líquido ainda poderá passar através dela devido ao seu design aberto. Como você pode perceber Figura 2, a bomba centrífuga pode ser categorizada em diferentes grupos: bombas de fluxo radial, bombas de fluxo misto e bombas de fluxo axial. Bombas de fluxo radial e bombas de fluxo misto são os tipos mais comuns usados. Portanto, nos concentraremos apenas nestes tipos de bombas.
Diferentes tipos de bombas centrífugas
As diferentes exigências de desempenho da bomba centrífuga, especialmente no que diz respeito à altura manométrica, fluxo e instalação, juntamente com as exigências de operação econômica, são apenas algumas das razões pelas quais existem tantos tipos de bombas. Figura 3 mostra os diferentes tipos de bombas em relação ao fluxo e à pressão.
Curvas da bomba
Antes de nos aprofundarmos no mundo da construção e dos tipos de bombas, apresentaremos as características básicas das curvas de desempenho das bombas. O desempenho de uma bomba centrífuga é mostrado por um conjunto de curvas de desempenho. As curvas de desempenho para uma bomba centrífuga são mostradas em figura 4. Altura manométrica, consumo de energia, eficiência e NPSH são mostrados em função do fluxo.
Normalmente, as curvas da bomba nos catálogos técnicos cobrem apenas a parte da bomba. Portanto, o consumo de energia, o P2 – o valor, que também está listado nos folhetos técnicos, cobre apenas a potência que entra na bomba – consulte figura 4. O mesmo vale para o valor de eficiência, que abrange apenas a parte da bomba (η = ηP ).
Em alguns tipos de bombas com motor integrado e possivelmente conversor de frequência integrado, por exemplo, bombas com motor blindado, a curva de consumo de energia e a curva η cobrem tanto o motor como a bomba. Neste caso é o P1 -valor que deve ser levado em consideração. Em geral, as curvas das bombas são projetadas de acordo com o Anexo A da ISO 9906, que especifica as tolerâncias das curvas.
Cabeça, a curva QH
A curva QH mostra a altura manométrica que a bomba é capaz de realizar em uma determinada vazão. A altura manométrica é medida na coluna líquida do medidor [mLC]; normalmente a unidade metro [m] é aplicada. A vantagem de usar a unidade [m] como unidade de medida para a altura manométrica de uma bomba é que a curva QH não é afetada pelo tipo de líquido que a bomba deve manusear.
Eficiência, a curva η
A eficiência é a relação entre a potência fornecida e a quantidade de potência utilizada. No mundo das bombas, a eficiência ηP é a relação entre a potência que a bomba fornece à água (PH) e a entrada de energia para o eixo (P2 ):
`eta _(P)=(P_(H))/(P_(2))=(rho*g*Q*H)/(P_(2))`
Onde:
- ρ é a densidade do líquido em kg/m3 ,
- g é a aceleração da gravidade em m/s2 ,
- Q é o fluxo em m3 /s e H é a cabeça em m.
Para água a 20oC e com Q medido em m3/h e H em m, a potência hidráulica pode ser calculada como:
`P_(H)=2,72*Q*H[W]`
Como aparece na curva de eficiência, a eficiência depende do ponto de funcionamento da bomba. Portanto, é importante selecionar uma bomba que atenda aos requisitos de vazão e garanta que a bomba esteja funcionando na área de vazão mais eficiente.
Consumo de energia, o P2-curva
A relação entre o consumo de energia da bomba e a vazão é mostrada em Figura 8. O P2-curva da maioria das bombas centrífugas é semelhante àquela em Figura 8 onde o P2 o valor aumenta quando o fluxo aumenta.
O valor NPSH de uma bomba é a pressão absoluta mínima que deve estar presente no lado de sucção da bomba para evitar cavitação. O valor NPSH é medido em [m] e depende do fluxo; quando o fluxo aumenta, o valor de NPSH também aumenta; figura 9.