Tribologia
TRIBOLOGIA – BOMBAS II – SELOS MECÂNICOS ALUNO: BRUNO RICA PROFESSOR: GUIDO OF17 p Bibliografia: – Blog do Professor C – Faculdade de Engenharia do Rio Grande do Sul – Ultraseal Selos Mecânicos SUMÁRIO *TRIBOLOGIA 1) Características de Funcionamento 2) Classificação 2. 1) – Bombas de Deslocamento Positivo 2. 2)- Turbobombas 2. 2. 1) – Classificação das turbobombas: 2. 3)- Bombas Centrifugas 2. 4)- Bombas Rotativas 2. )- Bombas Alternativas II – SELO MECÂNICO uma indesejável liberdade de movimento e perda de precisão. • A perda por desgaste de pequenas quantidades relativas de aterial pode ser suficiente para causar a completa falha de máquinas grandes e complexas. Entretanto, assim como na fricção, altas taxas de desgaste são algumas vezes desejáveis, como em operações de lixamento e polimento. • Um método de reduzir a fricção e, frequentemente, o desgaste, é a lubrificação das superfícies.
Ainda assim, mesmo que um lubrificante artificial não seja adicionado ao sistema, componentes da atmosfera (especialmente oxigênio e vapor d’água) têm um importante efeito e precisam ser considerados em qualquer estudo da interação de superfícies. 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 do líquido, a velocidade ou ambas essas grandezas. A energia cedida ao líquido pode ser medida através da equação de Bernoulli. A elação entre a energia cedida pela bomba ao liquido e a energia que foi recebida da fonte motora, fornece o rendimento da bomba. ) Classificaçao: Dinâmicas ou turbobombas Bombas centrífugas Puras ou radiais As bombas pode 20F 2) Classificação: turbobombas Bombas centrifugas Puras ou radiais As bombas podem ser classificadas pela sua aplicação ou pela forma com que a energia é cedida ao fluído. Normalmente, existe uma relação estreita entre a aplicação e a característica da bomba que, por sua vez, está intimamente ligada à forma de cessão de energia ao fluido. Tipo Francis Bombas de fluxo misto
Bombas de fluxo axial Bombas periféricas ou regenerativa Volumétricas ou Deslocamento Positivo Bombas Alternativas Pistão O modo pelo qual é feita a transformação do trabalho em energia hidráulica e o recurso para cedê-la ao líquido aumentando a sua pressão e ou sua velocidade permitem que elas se classifiquem em: bombas de deslocamento positivo, turbobombas e bombas especiais. Dentre as classificações de turbobombas e de deslocamento positivo podemos enumerar algumas das mais importantes subdivisões destas bombas, como mostra a tabela ao lado. Êmbolo Diafragma Bombas rotativas Engrenagens Lóbulos Parafusos
Palhetas Deslizantes As bombas de deslocamento positivo possuem uma ou mais câmaras, em cujo interior o movimento de um órgão propulsor comunica energia de pressão ao líquido, provocando o seu escoamento. Assim, proporciona as condições para que se realize o escoamento na tubulação de aspiração até a bomba e na tubulação de recalque até o onto de utilização. A característica principal desta classe de b uma partícula líquida 30F particula liquida em contato com o órgão que comunica a energia tem aproximadamente a mesma trajetória que a do ponto do órgão com o qual está em contato.
As bombas de deslocamento ositivo podem ser Alternativas ou Rotativas. As turbobombas são caracterizadas por possuírem um órgão rotatório dotado de pás (rotor) que, devido a sua aceleração, exerce forças sobre o liquido. Essa aceleração não possui a mesma direção e o mesmo sentido do movimento do líquido em contato com as pás. A descarga gerada depende das características da bomba, do número de rotações e das características do sistema de encanamentos. O rotor, também chamado impulsor ou impelidor, comunica à massa líquida aceleração, adquirindo energia cinética para a transformação da energia mecânica. ?? um disco de formato cônico dotada de pás, que pode ser fechado ou aberto. É fechado quando, além do disco onde se fixam as pás, existe uma coroa circular também presa às pás. Pela abertura dessa coroa, o líquido penetra no rotor. Usa-se para líquidos sem substâncias em suspensão. Já o rotor aberto, é caracterizado quando não existe essa coroa circular anterior. Usa-se para Ilquidos contendo pastas, lamas, areia, esgotos sanitários e para outras condições. O difusor ou recuperador faz a transformação da maior parte da elevada energia cinética com que o liquido sai do rotor, em energia de pressão.
Esta transformação é operada de acordo com o teorema de Bernoulli, pois o difusor sendo, em geral, de seção gradativamente crescente, realiza uma contínua e progressi 40F pois o difusor sendo, em geral, de seção gradativamente crescente, realiza uma continua e progressiva diminuição da velocidade do liquido que por ele escoa, com o simultâneo aumento da pressão, de modo a que esta tenha valor elevado e a velocidade seja reduzida na ligação da bomba ao encanamento de recalque.
O difusor pode ser de tubo reto troncônico (bombas axiais) ou de caixa com forma de caracol ou voluta (nos demais ipos de bombas, chamado simplesmente de coletor ou caracol). Em certas bombas, entre a saída do rotor e o caracol, colocam- se palhetas devidamente orientadas, as “pás guias” para que o líquido que sai do rotor seja conduzido ao coletor com velocidade, direção e sentido tais que a transformação da energia cinética em potencial de pressão se processe com um minimo de perdas por atrito ou turbulências.
Segundo a trajetória do líquido do rotor: Bomba centrífuga pura ou radial: o líquido penetra no rotor paralelamente ao eixo, sendo dirigido pelas pás para a periferia, segundo trajetórias contidas em planos normais ao eixo. Essas bombas são usadas no bombeamento de água limpa, água do mar, condensados, óleos, lixivias, para pressões até 16 Kgf/cm3 e temperaturas até 140 oc. Bomba de fluxo misto ou bomba diagonal: 1.
Bomba hélico-centrífuga – neste tipo de bomba, o líquido penetra no rotor axialmente, atingindo as pás cujo bordo de entrada é curvo e inclinado em relação ao eixo; segue uma trajetória que é uma curva reversa, pois as pás são de dupla curvatura, e atinge o bordo de saída que é paralelo ao eixo ou ligeiramen pois as pás são de dupla curvatura, e atinge o bordo de saida ue é paralelo ao eixo ou ligeiramente inclinado em relação a ele. Sai do rotor segundo um plano perpendicular ao eixo ou segundo uma trajetória ligeiramente inclinada em relação ao plano perpendicular ao eixo.
A pressão é comunicada pela força centrífuga e pela ação de “sustentação” ou “propulsão” das pás. 2. Bomba helicoidal ou semi-axial — o líquido atinge o bordo das pás que é curvo e bastante inclinado em relação ao eixo; a trajetória é uma hélice cônica, reversa, e as pás são superfícies de dupla curvatura. Esta bombas prestam-se a grandes descargas e alturas de elevação pequenas e médias. . Bomba axial ou propulsora – as trajetórias das partículas liquidas começam paralelamente ao eixo e se transformam em hélices cillndricas.
Forma-se uma hélice de vórtice forçado, pois, ao escoamento axial, superpõem-se um vórtice forçado pelo movimento das pás. São empregadas para grandes descargas e alturas de elevação de até mais de 40 metros. Outra característica é que possuem difusor de pás guias. O eixo, em geral, é vertical, e por isso são conhecidas como bombas verticais de coluna. Segundo o número de rotores usados: Bomba de simples estágio: por conter apenas um rotor, o ornecimento de energia ao liquido é feito em um único estágio (constituído por um rotor e um difusor).
Estas bombas não sào utilizadas para alturas de elevação grandes por suas dimensões excessivas e correspondente custo elevado, além do baixo rendimento. Bombas de múltiplos estágios: quando a altura de elevação é grande, faz-se o líquido pa Bombas de múltiplos estágios: quando a altura de elevação é grande, faz-se o líquido passar sucessivamente por dois ou mais rotores fixado são mesmo eixo e colocados em uma caixa cuja forma permite esse escoamento. A passagem do liquido m cada rotor e difusor constitui um estágio na operação de bombeamento. Seu eixo pode horizontal ou vertical.
São próprias para instalação de alta pressão, já que a altura total de elevação é a soma das alturas parciais de cada rotor. Segundo o número de entradas para aspiração: Bomba de aspiração simples ou entrada unilateral: a entrada do líquido se faz de um lado e pela abertura circular na abertura do rotor. Bomba de aspiração dupla ou entrada bilateral: o rotor permite receber o líquido por dois sentidos opostos, paralelamente ao eixo de rotação. Equivale a dois rotores em paralelo que, eoricamente, são capazes de elevar uma descarga dupla da que se obteria com o rotor simples.
O empuxo longitudinal do eixo é equilibrado nas bombas de rotores bilaterais. O rendimento dessas bombas é muito bom, o que explica o seu largo emprego para descargas médias. 2. 3)- Bombas Centrífugas São o tipo mais simples e mais empregado das turbobombas. Nelas, 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 uma combinação as duas, dependendo da forma do impelidor.
A conversão de grande parte da energia cinética em energia de p da forma do impelidor. A conversão de grande parte da energia cinética em energia de pressão é realizada fazendo com que o fluido que sai do impelidor passe em um conduto de área crescente. As bombas deste tipo possuem pás cilindricas (simples curvatura), com geratrizes paralelas ao eixo de rotação, sendo estas pás fixadas a um disco e a uma coroa circular (rotor fechado) ou a um disco apenas (rotor aberto, para bombas de água suja, na indústria de papel, etc. ), conforme é mostrado na figuras.
O uso normal das bombas centrífugas é feito sob pressões de até 16 kgf/cm2 e temperaturas de até 1400C. Entretanto, existem bombas para água quente até 3000C e prassões de até 25kgf/ cm2 (bombas centrífugas de voluta). É o caso das bombas CZ da Sulzer-Weiser, mostrada à esquerda. Tipos de bombas centrifugas: Bomba Centrífuga Radial: nas centrifugas radiais, toda a energia cinética é obtida através do desenvolvimento de forças puramente centrífugas na massa líquida devido à rotação de um impelidor de característica especiais.
Bombas desse tipo são empregadas quando se deseja fornecer uma carga elevada ao luido e as vazões são relativamente baixas. A direção de saída do fluido é normal ao eixo e por isso essas bombas são chamadas também de centrifugas puras. Bomba Centrífuga Tipo Francis: existe uma bomba centrifuga radial que usa um impelidor com palhetas chamadas Francis, daí o nome de bomba tipo Francis. A característica deste impelidor é que suas palhetas possuem curvaturas em dois planos.
Essa particularidade aproxima o desempenho dessa bomba ao de uma bomba de fluxo misto, embo 80F planos. Essa particularidade aproxima o desempenho dessa bomba ao de uma bomba de fluxo misto, embora tenha aplicação specífica. Nas bombas rotativas, o liquido recebe a ação de forças provenientes de uma ou mais peças dotadas de m movimento de rotação que, comunicando energia de pressão, provocam seu escoamento.
A ação das forças se faz segundo a direção que é praticamente a do próprio movimento de escoamento do liquido. A discarga e a pressão do liquido bombeado sofrem pequenas variações quando a rotação é constante. Existe uma grande variedade de bombas rotativas que encontram aplicação não apenas no bombeamento convencional, mas principalmente nos sistema de lubrificação, nos comandos, ontroles e transmissões hidráulicas e nos sistemas automáticos com válvulas de sequencia.
Classificação das Bombas Rotativas: Um único rotor Palhetas Mais de um rotor Engrenagem Pistão Lóbulos Elemento Flexível Pistões Oscilatórios Bombas de um só rotor: Bombas de Palhetas Deslizantes: muito usadas para alimentação de caldeiras e para sistema óleodinâmicos de acionamento de média ou baixa pressão. São auto-aspirantes e podem ser empregadas também como bombas de vácuo. São compostas de um cilindro (rotor) cujo eixo de rotação é excêntrico ao eixo da carcaça. O rotor possui ranhuras radiais onde se alojam alhetas ígidas com movimento livre nessa direção.
Devido ? excentricidade do cilindro em relação à carcaça, essas câmaras apresentam uma redução de volume no sentido de escoamento pois as palhetas são forçadas a se acomodarem sob o efeito da volume no sentido de escoamento pois as palhetas são forçadas a se acomodarem sob o efeito da força centrífuga e limitadas, na sua projeção para fora do rotor, pelo contorno da carcaça. Podem ser de descarga constante (mais comuns) e de descarga variável. Bombas de Parafuso: constam de um, dois ou três “parafusos” helicoidais que têm movimentos sincronizados através de ngrenagens.
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 multo utilizadas para o transporte de produtos de viscosidade elevada. Bombas de mais de um rotor: Bombas de Engrenagens: essas bombas podem ser de engrenagem interna ou engrenagem externa. Por esta segunda ser mais comum, é a respeito dela que daremos uma breve explicaçao.
Destinam-se ao bombeamento de substâncias líquidas e viscosas, lubrificantes ou não, mas que não contenham partículas (óleos minerais e vegetais, graxas, melaços, etc. ). Consiste em duas rodas dentadas, trabalhando dentro de uma caixa com folgas muito pequenas em volta e do lado das rodas. Com o movimento das engrenagens o fluido, aprisionado nos vazios entre os dentes e a carcaça, é empurrado pelos dentes e forçado a sair pela tubulação de saída. Os dentes podem ser retos ou helicoidais. Quando a velocidade é constante, a vazão é constante. Bombas de Lóbulos: têm o princípio de funcionamento similar ao da 0 DF