Diferenças entre uma bomba de turbina regenerativa e uma bomba centrífuga

O que é uma bomba de turbina regenerativa?

Para o manuseio de líquidos, as bombas de turbina regenerativas atendem a uma necessidade entre projetos centrífugos e de deslocamento positivo. Eles combinam alta pressão de descarga de tipos de deslocamento com a operação flexível de centrífugas. Eles são do tipo de baixa capacidade e alta altura manométrica, usados em alturas manométricas de até 5.400 pés (1.645 m) e em capacidades de até 150 gpm (34 m3/h). As bombas de turbina regenerativa são conhecidas por vários nomes, como vórtice, periférica e regenerativa. Nenhum deles fornece uma descrição verdadeira da bomba, mas a turbina regenerativa é a mais próxima. Vários tipos de bombas rotativas foram chamadas de “turbina”. Entre eles estão o tipo difusor de eixo horizontal e centrífugo de poço profundo de eixo vertical. A operação da bomba pequena com grande altura manométrica, a bomba de turbina regenerativa, é discutida aqui.

Projeto de bomba de turbina regenerativa

Mostra seções transversais de uma bomba de turbina regenerativa. Ele mostra que a construção geral é bastante parecida com muitos projetos centrífugos pequenos. Seu eixo, geralmente feito de aço inoxidável, é sustentado por dois rolamentos de esferas. O impulsor é suspenso, uma construção comum para bombas centrífugas. A bomba é geralmente fornecida com um selo mecânico como padrão. A principal diferença entre bombas de turbina centrífugas e regenerativas está no impulsor. Na bomba de turbina regenerativa, uma fileira dupla de palhetas é cortada na borda do impulsor. Essas palhetas giram em um canal. O líquido flui pela sucção e é captado pelas palhetas do impulsor. Depois de fazer quase uma revolução no canal anular, o fluido tem uma alta velocidade que o envia para fora da descarga. O líquido que entra no impulsor de uma bomba centrífuga pode passar entre suas palhetas apenas uma vez. Ele tem energia adicionada apenas enquanto vai do olho do impulsor até a borda. Numa bomba de turbina regenerativa, o líquido recircula entre as palhetas do impulsor. Devido a esta ação, o fluido flui em um caminho semelhante ao de uma rosca de parafuso (helicoidal) à medida que é transportado. Consequentemente, a energia é adicionada ao fluido num movimento regenerativo pelas palhetas do impulsor à medida que este se desloca da sucção para a descarga. Esta ação regenerativa tem o mesmo efeito que o multiestágio em uma bomba centrífuga. Em uma centrífuga multiestágio, a pressão do fluido é o resultado da energia adicionada nos diferentes estágios. Da mesma forma, numa bomba de turbina regenerativa, a pressão na sua descarga é o resultado da energia adicionada ao fluido por um número de palhetas do impulsor.

Como funciona uma bomba de turbina regenerativa?

A principal diferença entre uma bomba de turbina centrífuga e uma bomba de turbina regenerativa é que o fluido só viaja através de um impulsor centrífugo uma vez, enquanto em uma turbina ele faz muitas viagens através das palhetas. Referindo-se ao diagrama de seção transversal, as palhetas do impulsor se movem dentro da área de fluxo da passagem do canal de água. Assim que o líquido entra na bomba, ele é direcionado para as palhetas, que empurram o fluido para frente e transmitem uma força centrífuga para fora, para a periferia do impulsor. Um fluxo circulatório ordenado é, portanto, imposto pela palheta do impulsor, o que cria velocidade do fluido. A velocidade do fluido (ou energia cinética) fica então disponível para conversão em fluxo e pressão, dependendo da resistência ao fluxo do sistema externo, conforme diagramado por uma curva do sistema.

É útil notar neste ponto que, para evitar a perda interna da capacidade de construção de pressão de uma turbina regenerativa MTH, são necessárias folgas internas estreitas. Em muitos casos, dependendo do tamanho da bomba, as folgas entre o impulsor e a carcaça podem ser tão pequenas quanto um milésimo de polegada de cada lado. Portanto, essas bombas são adequadas para uso somente em aplicações com fluidos e sistemas limpos. Em alguns casos, um filtro de sucção pode ser usado com sucesso para proteger a bomba.

Em seguida, à medida que o fluxo circulatório é imposto ao fluido e atinge a periferia do canal de fluido, ele é então redirecionado pelos canais de fluido de formato especial, ao redor da lateral do impulsor, e de volta para o DI das palhetas do impulsor da turbina, onde o processo começa novamente. Este ciclo ocorre muitas vezes à medida que o fluido passa pela bomba. Cada passagem pelas palhetas gera mais velocidade do fluido, que pode então ser convertida em mais pressão. Os múltiplos ciclos através das palhetas da turbina são chamados de regeneração, daí o nome turbina regenerativa. O resultado geral deste processo é uma bomba com capacidade de aumento de pressão dez ou mais vezes maior que uma bomba centrífuga com o mesmo diâmetro e velocidade do impulsor.

Em alguns projetos concorrentes, você descobrirá que apenas um impulsor unilateral é usado. Esse projeto sofre uma carga axial na direção do motor que deve ser suportada pelos rolamentos do motor. As turbinas MTH usam um projeto de impulsor flutuante de dois lados que cria pressão igualmente em ambos os lados. Isto tem a vantagem de permitir que a pressão da bomba autocentre hidraulicamente o impulsor na cavidade do impulsor com folga estreita, sem sobrecarregar os rolamentos do motor com cargas axiais excessivas.

Construção de Bomba Regenerativa

A bomba possui uma caixa bipartida vertical. Ao remover os parafusos B, a tampa C e o revestimento L1 podem ser retirados para inspecionar ou remover o impulsor. Para manter o fluxo de líquido pequeno nas áreas de alta e baixa pressão na bomba, o impulsor tem uma folga estreita entre as camisas L1 e L2.

Pressão no impulsor

Existe cerca de metade da pressão de descarga ao redor do cubo do impulsor, que é a pressão no selo mecânico. Os furos H no impulsor evitam pressões desequilibradas sobre ele e impulsos finais nos rolamentos. Um pequeno fluxo de desvio também ocorre através das superfícies de vedação entre a descarga e a sucção. O desgaste nessas superfícies de vedação aumenta as folgas e o fluxo de desvio. O mesmo acontece com os anéis de vedação das bombas centrífugas. Este desgaste reduz muito a capacidade da bomba quando opera com altura manométrica elevada. A maioria das falhas das bombas de turbina regenerativas são causadas por este desgaste nas superfícies de vedação. Um estudo das causas do desgaste pertence a um artigo separado, onde pode ser discutido detalhadamente. Contudo, para evitar desgaste grave, não deixe o impulsor tocar nas camisas L1 e L2 e certifique-se de que o líquido bombeado esteja livre de material abrasivo. As bombas de turbina regenerativas Roth com impulsores autocentrantes patenteados reduzem significativamente o problema de desgaste.

VANTAGENS DO PROJETO DA BOMBA REGENERATIVA

Desenvolva pressões mais altas
Pode ser executado em velocidades mais baixas do motor
Elimine a cavitação
Operar com NPSHr mais baixo
Forneça capacidade especificada com variações de pressão de entrada
Alcance o desempenho com menos estágios
Tamanho menor

O que é uma bomba centrífuga?

As bombas centrífugas são o tipo mais comum de bomba usada na indústria, agricultura, municipal (estações de água e esgoto), usinas de geração de energia, petróleo e muitas outras indústrias. Elas são o tipo de bomba principal na classe de bombas chamadas bombas “cinéticas” e são distintamente diferentes das bombas de “deslocamento positivo”.

Como funciona uma bomba centrífuga？

As bombas centrífugas são máquinas operadas hidraulicamente caracterizadas pela sua capacidade de transmitir energia aos fluidos (em particular aos líquidos) através do trabalho de um campo de forças centrífugas. Seu principal objetivo é transferir fluidos através do aumento da pressão. As bombas centrífugas podem ter estruturas diferentes, mas seu princípio de funcionamento e características dinâmicas de fluidos são sempre os mesmos. Esquematicamente, as bombas centrífugas são formadas por um impulsor que gira dentro da carcaça. O impulsor compreende uma série de pás, preferencialmente de desenho radial, que transmitem energia cinética ao fluido a ser bombeado. A carcaça está equipada com bicos de sucção e descarga para o fluido bombeado. O bocal de sucção possui um eixo que corresponde ao eixo de rotação do impulsor, enquanto o bocal de descarga tem um eixo normal ao eixo do impulsor, mas ainda situado no plano que passa pelo próprio eixo.

Princípio de funcionamento das bombas centrífugas

O fluido bombeado entra continuamente através do bocal de sucção da bomba no centro do impulsor. A partir daqui, ele é acelerado radialmente até a borda do impulsor, onde drena para a carcaça. A corrente do fluido é acelerada pelo impulso que as pás do impulsor, graças à sua curvatura, transmitem à própria corrente. Desta forma o fluido adquire energia, principalmente na forma de aumento da sua velocidade média (energia cinética). Dentro do invólucro, o líquido é adequadamente desacelerado graças à seção que cresce gradualmente na direção do movimento.

Vantagens das bombas centrífugas

Não há vedações de acionamento, portanto o risco de vazamentos é completamente erradicado. Isto significa que líquidos perigosos podem ser bombeados sem derramamentos. A eliminação das vedações do acionamento elimina vazamentos, perdas por atrito, desgaste e ruído e proporciona separação completa do fluido do acionamento da bomba. Isso garante que quase 100% da potência do motor seja convertida em potência de bombeamento.
Nenhuma transferência de calor do motor – a câmara da bomba é separada do motor por um entreferro; proporcionando uma barreira térmica.
A separação completa do meio do processo significa que o líquido não pode penetrar no motor vindo da bomba.
Fricção reduzida.
O acoplamento magnético pode quebrar se a carga da bomba for muito grande. Pela 'quebra' do acoplamento magnético, significa que a bomba não sobrecarrega e não fica danificada.

Diferenças entre uma bomba de turbina regenerativa e uma bomba centrífuga

A bomba de turbina regenerativa possui palhetas de duas fileiras cortadas no aro. O impulsor gira dentro de dois revestimentos nos quais foram fresados canais anulares. O líquido flui pela sucção e é captado pelas palhetas do impulsor. Ao completar quase uma revolução no canal anular, o fluido desenvolve uma alta velocidade e a pressão aumenta dramaticamente antes de ser enviado para fora da descarga. O líquido recircula entre as palhetas do impulsor e a câmara anular. Devido a esta ação, o fluido flui em um caminho como uma mola helicoidal colocada em cada uma das ranhuras anulares à medida que o fluido é transportado. A energia é adicionada ao fluido por uma série de impulsos de vórtice nas palhetas do impulsor, à medida que ele passa da sucção para a descarga.

Esses impulsos têm o mesmo efeito que os múltiplos estágios em uma bomba centrífuga. Numa bomba centrífuga multiestágio, a pressão é o resultado da energia adicionada em cada estágio. Em uma bomba de turbina, a pressão é adicionada ao fluxo de fluido circulando muitas vezes através das palhetas de um único impulsor.

Uma das características mais notáveis da bomba de turbina regenerativa são as suas características de desempenho no bombeamento de líquidos altamente voláteis. A maneira pela qual o impulsor da turbina transmite velocidade/energia ao fluido, conforme descrito acima, é bastante diferente dos projetos convencionais centrífugos ou de deslocamento positivo. O aumento contínuo e progressivo de pressão em uma bomba de turbina regenerativa elimina essencialmente o colapso repentino de bolhas que é a cavitação destrutiva.

Uma bomba de turbina pode desenvolver cerca de dez vezes a pressão de descarga de uma bomba centrífuga com igual diâmetro e velocidade do impulsor. A pressão aumenta quase uniformemente em torno da borda do impulsor. No cubo do impulsor, a pressão é cerca de metade da pressão de descarga. Essa pressão mais baixa, mais a pressão de sucção, é a que se vê na caixa de empanque. Os furos no impulsor mantêm o impulsor centrado para reduzir o desgaste, evitar pressões desequilibradas no impulsor e reduzir o impulso final nos rolamentos.

Para mais informações entre em contato: comercial@zecovalve.com

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