Bomba de sucção

Numa "bomba de sucção", um cilindro contendo um pistão móvel é conectado ao abastecimento de água por um tubo. Uma válvula bloqueia a entrada do tubo no cilindro. A válvula é como uma porta com dobradiças, que só abre para cima, deixando a água subir, mas não cair. Dentro do pistão existe uma segunda válvula que funciona da mesma forma. Quando a manivela é acionada, o pistão sobe. Isto aumenta o volume sob o pistão e, portanto, a pressão diminui. A pressão normal do ar agindo na superfície da água no poço força o líquido a subir pelo tubo, passando pela válvula – que se abre – e o faz entrar no cilindro. Quando o pistão desce, a primeira válvula fecha e a segunda abre, permitindo que a água passe para o topo do pistão e ocupe o cilindro acima dele. O próximo movimento ascendente faz com que a água suba até a torneira (torneira (válvula)) e, ao mesmo tempo, faz com que mais água entre no cilindro, abaixo do pistão. A ação continua enquanto o pistão se move para cima e para baixo.

Uma bomba de sucção tem ação limitada, em certos sentidos. Não pode fornecer um fluxo contínuo de líquido ou elevar água a uma distância superior a 10 m. entre a superfície do poço e a válvula inferior, uma vez que a pressão normal do ar só pode atuar com força suficiente para manter uma coluna de água daquela altura. Uma bomba auxiliar supera esses obstáculos.

Um tipo de bomba de sucção que consegue levantar água mais de dez metros é a da bomba de Sevilha, descoberta acidentalmente em 1798, que foi citada e comentada em obras estrangeiras. Esta bomba levanta uma mistura de ar e água. Este seria o caso inverso do cano de água.[10]​.

Bomba de reforço

A bomba auxiliar é composta por um cilindro, um pistão e um tubo que desce até a caixa d'água. Da mesma forma, possui uma válvula que permite que a água entre no cilindro, mas não retorne. Não há válvula no pistão, que é completamente sólido. Da extremidade inferior do cilindro emerge um segundo tubo que chega a uma câmara de ar. A entrada dessa câmara é bloqueada por uma válvula que deixa a água entrar, mas não sair. Da extremidade inferior da câmara de ar, outro tubo transporta a água para um tanque ou mangueira.

Examinar os registros de reparos de bombas e o tempo médio entre falhas (MTBF) é de grande importância para usuários de bombas responsáveis ​​e conscientes. Diante disso, o prefácio do Manual do Usuário da Bomba 2006 refere-se às estatísticas de “falhas da bomba”. Por conveniência, essas estatísticas de falha são frequentemente traduzidas em MTBF (neste caso, vida útil instalada antes da falha).[11]​.

No início de 2005, Gordon Buck, engenheiro-chefe da John Crane Inc. para operações de campo em Baton Rouge, Louisiana, examinou os registros de reparos de diversas refinarias e fábricas de produtos químicos para obter dados significativos sobre a confiabilidade das bombas centrífugas. Um total de 15 plantas em operação com quase 15.000 bombas foram incluídas no estudo. A menor dessas fábricas tinha cerca de 100 bombas; várias fábricas tinham mais de 2.000. Todas as instalações foram também consideradas “novas”, outras “renovadas” e outras “estabelecidas”. Muitas dessas fábricas – mas não todas – tinham um contrato de aliança com John Crane. Em alguns casos, o contrato de aliança incluía a presença no local de um técnico ou engenheiro da John Crane Inc. para coordenar vários aspectos do programa.

No entanto, nem todas as fábricas são refinarias e os resultados são diferentes noutros locais. Nas fábricas de produtos químicos, as bombas têm sido historicamente itens “descartáveis”, pois o ataque químico limita sua vida útil. As coisas melhoraram nos últimos anos, mas o espaço um tanto restrito disponível nos "antigos" prensa-cabos DIN e ASME limita o tipo de tampa que caberá. A menos que o usuário da bomba atualize a câmara de vedação, a bomba suporta apenas versões mais compactas e simples. Sem esta melhoria, a vida útil nas instalações químicas fica normalmente entre 50% e 60% dos valores da refinaria.

A manutenção não programada costuma ser um dos custos de propriedade mais significativos, sendo o selo mecânico e as falhas dos rolamentos as principais causas. Considere o valor potencial de selecionar bombas que custam mais inicialmente, mas que duram muito mais tempo entre os reparos. O MTBF de uma bomba melhorada pode ser de um a quatro anos maior do que o da sua contraparte não melhorada. Deve-se notar que os valores médios publicados de falhas evitadas nas bombas variam entre US$ 2.600 e US$ 12.000. Isto não inclui custos de oportunidade perdida. Ocorre um incêndio numa bomba por cada 1.000 avarias. Ter menos falhas nas bombas significa ter menos incêndios destrutivos nas bombas.

Como já foi observado, uma falha típica de bomba, com base em relatórios reais de 2002, tem um custo médio de US$ 5.000. Isso inclui custos de materiais, peças, mão de obra e despesas gerais. Estender o MTBF de uma bomba de 12 para 18 meses economizaria US$ 1.667 por ano, o que poderia ser maior do que o custo de melhorar a confiabilidade da bomba centrífuga.[11]​[12]​[13]​.

Para o correto funcionamento das bombas rotodinâmicas, elas precisam ser preenchidas com fluido incompressível, ou seja, líquido, pois se fossem preenchidas com fluido compressível (qualquer gás como o ar) não funcionariam corretamente.

A escorva da bomba consiste em encher com líquido o tubo de aspiração e o corpo da bomba, para facilitar a aspiração do líquido, evitando a permanência de bolsas de ar no seu interior. Como esta operação é necessária em bombas rotodinâmicas, diz-se que elas não possuem capacidade autoescorvante. Porém, as bombas de deslocamento positivo são autoescorvantes, ou seja, mesmo que sejam abastecidas com ar, são capazes de encher o circuito de sucção com fluido.

Num circuito como o mostrado no diagrama anexo sem nenhum dispositivo adicional, quando a bomba centrífuga para, o fluido do circuito de sucção cai no tanque, esvaziando a bomba devido ao vácuo criado pelo circuito primário.

A altura de elevação fornecida pela bomba é sempre a mesma e responde à seguinte fórmula:

onde é a pressão de entrega, é a pressão de sucção, é a densidade do fluido e é a aceleração da gravidade.

Resolvendo a diferença de pressão temos:

Desta fórmula percebe-se que a diferença de pressão alcançada pela bomba entre a impulsão e a sucção é tanto maior quanto maior for a densidade do fluido a ser movimentado.

Portanto, para o caso específico da água temos:

Com que:

Ou seja, se a bomba estiver cheia de ar, a pressão de sucção é 0,00129 vezes a que a bomba alcançaria se estivesse cheia de água, ou seja, se estivesse escorvada. Portanto, se a bomba estiver vazia, a altura que a água sobe no circuito de sucção acima do nível da água no tanque é mínima e totalmente insuficiente para que a água chegue à bomba.

Por outro lado, operar uma bomba centrífuga sob vácuo pode danificar a vedação da bomba devido ao mau resfriamento, pois o fluido não circula em seu interior, o que ajuda a melhorar a dissipação do calor produzido pela bomba.

Portanto, nas instalações de bombagem cujo diagrama coincide com o indicado no diagrama anexo, é necessário um sistema adicional para evitar o escorvamento da bomba. Alguns desses sistemas estão listados abaixo:.

As bombas requerem vedações hidráulicas para evitar que os fluidos que estão sendo acionados saiam da parte externa da máquina através do caminho de transmissão do movimento do motor para as partes internas móveis da bomba.

Na área de refino de petróleo e petroquímica existem selos mecânicos de bombas padronizados pela API (American Petroleum Institute) que, embora seja uma associação americana, são aplicáveis ​​em todo o mundo. Cada tipo de selo é denominado API PLAN. Essas vedações podem ser simples ou duplas e, além disso, podem ou não possuir sistema de refrigeração.

Existe também uma classificação de vedação da bomba de acordo com ANSI.

Segue abaixo a equivalência API - ANSI dos sistemas ou planos de vedação mais utilizados:[14]​.

Bomba de sucção

Numa "bomba de sucção", um cilindro contendo um pistão móvel é conectado ao abastecimento de água por um tubo. Uma válvula bloqueia a entrada do tubo no cilindro. A válvula é como uma porta com dobradiças, que só abre para cima, deixando a água subir, mas não cair. Dentro do pistão existe uma segunda válvula que funciona da mesma forma. Quando a manivela é acionada, o pistão sobe. Isto aumenta o volume sob o pistão e, portanto, a pressão diminui. A pressão normal do ar agindo na superfície da água no poço força o líquido a subir pelo tubo, passando pela válvula – que se abre – e o faz entrar no cilindro. Quando o pistão desce, a primeira válvula fecha e a segunda abre, permitindo que a água passe para o topo do pistão e ocupe o cilindro acima dele. O próximo movimento ascendente faz com que a água suba até a torneira (torneira (válvula)) e, ao mesmo tempo, faz com que mais água entre no cilindro, abaixo do pistão. A ação continua enquanto o pistão se move para cima e para baixo.

Uma bomba de sucção tem ação limitada, em certos sentidos. Não pode fornecer um fluxo contínuo de líquido ou elevar água a uma distância superior a 10 m. entre a superfície do poço e a válvula inferior, uma vez que a pressão normal do ar só pode atuar com força suficiente para manter uma coluna de água daquela altura. Uma bomba auxiliar supera esses obstáculos.

Um tipo de bomba de sucção que consegue levantar água mais de dez metros é a da bomba de Sevilha, descoberta acidentalmente em 1798, que foi citada e comentada em obras estrangeiras. Esta bomba levanta uma mistura de ar e água. Este seria o caso inverso do cano de água.[10]​.

Bomba de reforço

A bomba auxiliar é composta por um cilindro, um pistão e um tubo que desce até a caixa d'água. Da mesma forma, possui uma válvula que permite que a água entre no cilindro, mas não retorne. Não há válvula no pistão, que é completamente sólido. Da extremidade inferior do cilindro emerge um segundo tubo que chega a uma câmara de ar. A entrada dessa câmara é bloqueada por uma válvula que deixa a água entrar, mas não sair. Da extremidade inferior da câmara de ar, outro tubo transporta a água para um tanque ou mangueira.

Examinar os registros de reparos de bombas e o tempo médio entre falhas (MTBF) é de grande importância para usuários de bombas responsáveis ​​e conscientes. Diante disso, o prefácio do Manual do Usuário da Bomba 2006 refere-se às estatísticas de “falhas da bomba”. Por conveniência, essas estatísticas de falha são frequentemente traduzidas em MTBF (neste caso, vida útil instalada antes da falha).[11]​.

No início de 2005, Gordon Buck, engenheiro-chefe da John Crane Inc. para operações de campo em Baton Rouge, Louisiana, examinou os registros de reparos de diversas refinarias e fábricas de produtos químicos para obter dados significativos sobre a confiabilidade das bombas centrífugas. Um total de 15 plantas em operação com quase 15.000 bombas foram incluídas no estudo. A menor dessas fábricas tinha cerca de 100 bombas; várias fábricas tinham mais de 2.000. Todas as instalações foram também consideradas “novas”, outras “renovadas” e outras “estabelecidas”. Muitas dessas fábricas – mas não todas – tinham um contrato de aliança com John Crane. Em alguns casos, o contrato de aliança incluía a presença no local de um técnico ou engenheiro da John Crane Inc. para coordenar vários aspectos do programa.

No entanto, nem todas as fábricas são refinarias e os resultados são diferentes noutros locais. Nas fábricas de produtos químicos, as bombas têm sido historicamente itens “descartáveis”, pois o ataque químico limita sua vida útil. As coisas melhoraram nos últimos anos, mas o espaço um tanto restrito disponível nos "antigos" prensa-cabos DIN e ASME limita o tipo de tampa que caberá. A menos que o usuário da bomba atualize a câmara de vedação, a bomba suporta apenas versões mais compactas e simples. Sem esta melhoria, a vida útil nas instalações químicas fica normalmente entre 50% e 60% dos valores da refinaria.

A manutenção não programada costuma ser um dos custos de propriedade mais significativos, sendo o selo mecânico e as falhas dos rolamentos as principais causas. Considere o valor potencial de selecionar bombas que custam mais inicialmente, mas que duram muito mais tempo entre os reparos. O MTBF de uma bomba melhorada pode ser de um a quatro anos maior do que o da sua contraparte não melhorada. Deve-se notar que os valores médios publicados de falhas evitadas nas bombas variam entre US$ 2.600 e US$ 12.000. Isto não inclui custos de oportunidade perdida. Ocorre um incêndio numa bomba por cada 1.000 avarias. Ter menos falhas nas bombas significa ter menos incêndios destrutivos nas bombas.

Como já foi observado, uma falha típica de bomba, com base em relatórios reais de 2002, tem um custo médio de US$ 5.000. Isso inclui custos de materiais, peças, mão de obra e despesas gerais. Estender o MTBF de uma bomba de 12 para 18 meses economizaria US$ 1.667 por ano, o que poderia ser maior do que o custo de melhorar a confiabilidade da bomba centrífuga.[11]​[12]​[13]​.

Para o correto funcionamento das bombas rotodinâmicas, elas precisam ser preenchidas com fluido incompressível, ou seja, líquido, pois se fossem preenchidas com fluido compressível (qualquer gás como o ar) não funcionariam corretamente.

A escorva da bomba consiste em encher com líquido o tubo de aspiração e o corpo da bomba, para facilitar a aspiração do líquido, evitando a permanência de bolsas de ar no seu interior. Como esta operação é necessária em bombas rotodinâmicas, diz-se que elas não possuem capacidade autoescorvante. Porém, as bombas de deslocamento positivo são autoescorvantes, ou seja, mesmo que sejam abastecidas com ar, são capazes de encher o circuito de sucção com fluido.

Num circuito como o mostrado no diagrama anexo sem nenhum dispositivo adicional, quando a bomba centrífuga para, o fluido do circuito de sucção cai no tanque, esvaziando a bomba devido ao vácuo criado pelo circuito primário.

A altura de elevação fornecida pela bomba é sempre a mesma e responde à seguinte fórmula:

onde é a pressão de entrega, é a pressão de sucção, é a densidade do fluido e é a aceleração da gravidade.

Resolvendo a diferença de pressão temos:

Desta fórmula percebe-se que a diferença de pressão alcançada pela bomba entre a impulsão e a sucção é tanto maior quanto maior for a densidade do fluido a ser movimentado.

Portanto, para o caso específico da água temos:

Com que:

Ou seja, se a bomba estiver cheia de ar, a pressão de sucção é 0,00129 vezes a que a bomba alcançaria se estivesse cheia de água, ou seja, se estivesse escorvada. Portanto, se a bomba estiver vazia, a altura que a água sobe no circuito de sucção acima do nível da água no tanque é mínima e totalmente insuficiente para que a água chegue à bomba.

Por outro lado, operar uma bomba centrífuga sob vácuo pode danificar a vedação da bomba devido ao mau resfriamento, pois o fluido não circula em seu interior, o que ajuda a melhorar a dissipação do calor produzido pela bomba.

Portanto, nas instalações de bombagem cujo diagrama coincide com o indicado no diagrama anexo, é necessário um sistema adicional para evitar o escorvamento da bomba. Alguns desses sistemas estão listados abaixo:.

As bombas requerem vedações hidráulicas para evitar que os fluidos que estão sendo acionados saiam da parte externa da máquina através do caminho de transmissão do movimento do motor para as partes internas móveis da bomba.

Na área de refino de petróleo e petroquímica existem selos mecânicos de bombas padronizados pela API (American Petroleum Institute) que, embora seja uma associação americana, são aplicáveis ​​em todo o mundo. Cada tipo de selo é denominado API PLAN. Essas vedações podem ser simples ou duplas e, além disso, podem ou não possuir sistema de refrigeração.

Existe também uma classificação de vedação da bomba de acordo com ANSI.

Segue abaixo a equivalência API - ANSI dos sistemas ou planos de vedação mais utilizados:[14]​.