UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
AUGUSTO NIEHUES,
FELIPE GOMES
MEDEIROS,
RODRIGO SOARES
PACHECO.
TRABALHO BOMBAS:
Tipo de bomba e sua função
Tubarão
2015/B
CONCEITO
Uma
bomba hidráulica é um
dispositivo que adiciona energia aos líquidos, tomando energia mecânica de um
eixo, de uma haste ou de um outro fluido: ar comprimido e vapor são os mais
usuais. As formas de transmissão de energia podem ser: aumento de pressão,
aumento de velocidade ou aumento de elevação – ou qualquer combinação destas
formas de energia. Como consequência, facilita-se o movimento do líquido. É
geralmente aceito que o líquido possa ser uma mistura de líquidos e sólidos,
nas quais a fase líquida prepondera.
INTRODUÇÃO
Neste trabalho abordaremos um
tipo de bomba utilizada em usinas termoelétricas, uma bomba do tipo centrifuga
de múltiplos estágios que tem por finalidade realizar o enchimento da caldeira
com água desmineralizada.
Este equipamento é composto
por:
·
Bomba principal de 8 estágio
·
Variador de velocidade (Voith)
·
Motor elétrico (6,3 KV)
·
Caixa redutora
·
Bomba booster
São instaladas 3 bombas de alimentação, cada uma com
capacidade de atender 55% das necessidades do sistema. Estas bombas são horizontais e instaladas no
piso térreo da casa de máquinas. A sucção destas bombas está conectada ao
tanque de alimentação e a sua descarga fornece água com alta pressão para a
caldeira (economizador e tambor).
Cada bomba tem uma linha individual de sucção conectada ao
tanque de alimentação. Nesta linha de sucção está instalado um filtro, cuja
condição de limpeza é monitorada por um manômetro diferencial, que atua um
alarme na sala de comando.
Cada bomba tem, na sua linha de descarga individual, uma
válvula de retenção e uma válvula de isolação motorizada e com duas válvulas de equalização em série. Antes
da válvula de retenção sai uma linha de recirculação para o tanque de
alimentação, cuja finalidade é proteger a bomba garantindo o seu fluxo mínimo.
Quanto ao acionamento, o motor elétrico é acoplado em
ambos os lados. Um dos lados aciona a bomba booster através de uma caixa
redutora. O outro lado aciona o variador de velocidade VOITH , que por sua vez
aciona a bomba principal.
O variador de velocidade VOITH varia e controla a
velocidade da bomba principal, comandado pelo sistema de controle de vazão da
água de alimentação (controle de nível do tambor). O variador de velocidade tem
um sistema de lubrificação que fornece óleo de lubrificação para a bomba principal,
o motor e a caixa redutora da bomba booster, além do próprio variador de
velocidade.
Quanto ao bombeamento, a bomba booster succiona do tanque
de alimentação e fornece água para a sucção da bomba principal, com pressão
suficiente para evitar cavitação em qualquer condição operacional.
As bombas de alimentação recebem condensado, da descarga
das bombas de condensado, para resfriamento dos selos mecânicos da bomba
principal. Para cada bomba este suprimento deve ser de 11 l/min a 2,5 Kgf/cm² e
35ºC. A pressão de fornecimento é monitorada, atuando alarmes na sala de
comando, no caso de pressão baixa e trip da bomba no caso de pressão muito
baixa (PSLL206 - 1,5 Kgf/cm²).
As bombas de alimentação também recebem água do ciclo
fechado para resfriamento dos mancais e gaxetas da bomba booster, do motor, dos
selos mecânicos da bomba principal, do óleo de lubrificação e do óleo do
variador de velocidade. O fornecimento de água do ciclo fechado para cada bomba
é feito através de uma válvula motorizada de isolação (M270107), com abertura
automática na partida da bomba. O
suprimento de água do ciclo fechado para cada bomba deve ser feito com cerca de
3Kgf/cm² e a vazão depende da sua temperatura (180 l/min para 35ºC). A pressão
de fornecimento é monitorada, atuando alarme na sala de comando no caso de
pressão baixa e trip da bomba no caso de pressão muito baixa (PSLL209 - 2,0
Kgf/cm²).
BOMBA
PRINCIPAL
Bomba de alimentação principal
desenho
de corte da bba principal
A bomba principal é horizontal com oito estágios e succiona da
descarga da bomba booster. Os seus principais componentes são a carcaça
(estator), o rotor, os mancais, os selos e o pistão de balanço. A figura 2 apresenta um desenho de corte de
bomba principal.
O estator de cada bomba consiste das carcaças de admissão e
descarga, seções dos estágios, caixas de selos, suporte dos mancais e mais uma
série de pequenas partes.
O rotor da bomba consiste de um eixo onde são montados os
rotores dos 8 estágios, o colar do mancal de escora e mais algumas pequenas
partes. O rotor também comporta, em cada extremidade, os assentos dos selos
mecânicos e os munhões dos mancais.
O rotor da bomba é suportado, nas extremidades, por mancais
radiais de deslizamento bipartidos. Um mancal de escora, também de
deslizamento, na extremidade não acoplada, suporta os esforços axiais
resultantes nas partidas e paradas, enquanto o pistão de balanço não está
funcionando normalmente. A temperatura destes mancais é monitorada e, em caso
de valores muito altos, provoca bloqueio da bomba, a lubrificação dos mancais é
pressurizada.
Dados:
|
Número instalado
|
3
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|
|
Fabricante
|
Sigma Lutin
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Tipo
|
150 CHM-280-18-8
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|
Água de Alimentação
|
Temperatura
|
160ºC
|
|
Densidade
|
907,4 Kg/m³
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|
Pressão sucção
|
12,69 Kgf/cm²
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|
Vazão nominal (descarga)
|
226 t/h
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|
Vazão extração intermediária
|
200 t/h
|
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|
Pressão descarga
|
173 Kgf/cm²
|
|
|
Pressão extração intermediária
|
71 Kgf/cm²
|
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Rotação
|
2200 a 4440 RPM
|
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|
Altura manométrica
|
1781 m
|
|
|
Eficiência
|
72,5%
|
|
Bomba
booster
Bomba
booster
Desenho
de corte da BBA booster
A bomba Booster tem a sua sucção conectada com o tanque de
alimentação e a sua descarga alimenta a sucção da bomba principal.
A bomba booster é uma bomba horizontal e tem apenas um estágio
com rotor de dupla sucção. A sua selagem é feita com gaxetas resfriadas com
água do ciclo fechado.
Os mancais são de rolamento, sendo que o do lado acionado
suporta apenas os esforços radiais, enquanto o mancal do lado não acoplado
suporta os esforços axiais e radiais. Os mancais são lubrificados por banho de
óleo (anel pescador) e refrigerados por água do ciclo fechado.
A bomba booster é acionada pelo motor através de uma caixa
redutora, cujo óleo de lubrificação é oriundo do sistema de lubrificação da
bomba de alimentação.
Dados:
|
Número instalado
|
3
|
|
|
Fabricante
|
Sigma Lutin
|
|
|
Tipo
|
200 QHP-350-42
|
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|
Água de alimentação
|
Temperatura
|
160ºC
|
|
Densidade
|
907,4 Kg/m³
|
|
|
Pressão sucção
|
8,22 Kgf/cm²
|
|
|
Pressão descarga
|
13,15 Kgf/cm²
|
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Vazão nominal
|
246 t/h
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Rotação
|
1738 RPM
|
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|
Altura manométrica
|
54,6 m
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Eficiência
|
71,5%
|
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|
Caixa redutora
|
Rotação entrada
|
3582 RPM
|
|
Rotação saída
|
1738 RPM
|
|
|
Potência transmitida
|
60 KW
|
|
FINALIDADE DA BOMBA BOOSTER
A finalidade da bomba booster é fornecer
água para a sucção da bomba principal com pressão suficiente de modo a evitar
cavitação na bomba principal sob qualquer condição operacional.
A bomba principal, que opera com
velocidades elevadas (até 4440 rpm), necessita de um elevado NPSH na sucção, ou
seja, necessita que a pressão na sua sucção tenha uma boa folga em relação a
pressão de saturação equivalente a temperatura da água na sucção. Entretanto,
as bombas de alimentação succionam do tanque de alimentação, onde é armazenada
água próximo ao ponto de saturação.
Para conciliar estas duas condições
que potencializam a ocorrência de cavitação nestas bombas, são adotadas, no
projeto, duas medidas: a localização do tanque de alimentação em cotas elevadas
e a utilização de bomba booster.
A bomba booster requer um NPSH na
sucção consideravelmente menor do que a bomba principal por duas razões: opera
com velocidade menor (1738 rpm) e tem rotor de dupla sucção. Deste modo o
tanque de alimentação é posicionado numa elevação suficiente para garantir o NPSH
na sucção da bomba booster.
Variador
de velocidade (Voith)
Desenho de corte do voith
O variador de velocidade VOITH é
composto por um conjunto de engrenagens, um acoplamento hidráulico e um sistema
de óleo, alojados dentro de uma carcaça.
As engrenagens e o acoplamento
hidráulico tem a finalidade de transmitir o torque fornecido pelo motor para a
bomba principal, variando a velocidade da bomba principal em resposta a sinais
do sistema de controle da vazão de água de alimentação.
O sistema de óleo conta com dois
circuitos; um denominado óleo de operação que fornece óleo para o acoplamento
hidráulico e outro, denominado óleo de lubrificação, que fornece óleo de
lubrificação para o variador de velocidade, bomba principal, motor e caixa
redutora da bomba booster. O óleo de ambos os circuitos é comum, sendo que o
seu reservatório comum está contido na carcaça do variador de velocidade.
Dados:
|
Tipo
|
R16k
|
|
Potência transmitida
|
1850 KW
|
|
Rotação entrada
|
3582 RPM
|
|
Rotação saída (máxima)
|
4440 RPM
|
|
Range controle
|
2:1
|
MOTOR ELÉTRICO
Cada bomba de alimentação é acionada por um motor trifásico de
6,3 kV, refrigerado com água do ciclo fechado, com mancais de deslizamento com
lubrificação forçada.
Abaixo são apresentados os seus dados:
|
Número instalado
|
3
|
|||
|
Fabricante
|
Brown Boveri
|
|||
|
Tipo
|
QWG 500 1 a 2
|
|||
|
Potência nominal
|
2860CV
|
|||
|
Rotação
|
3583 RPM
|
|||
|
Alimentação
|
Freqüência
|
60 Hz
|
||
|
Tensão
|
6000 V
|
|||
|
Fases
|
3
|
|||
|
Corrente nominal
|
233 A
|
|||
|
Números de pólos
|
2
|
|||
|
Condições
Operacionais
|
Carga
|
100%
|
75%
|
50%
|
|
Fator de potência
|
0,90
|
0,88
|
0,83
|
|
|
Eficiência
|
96,5%
|
96,3%
|
96,0%
|
|
|
Classe de isolamento
|
F
|
|||
|
Peso
|
5600 Kgf
|
|||
Conclusão
Neste trabalho podemos ter uma
boa visão sobre bomba, o que é uma bomba, tipo de bomba centrifuga, e um
exemplo de aplicação de uma bomba centrifuga.
Concluímos que uma bomba de
grande porte depende de vários fatores para que seu funcionamento seja efetuado
de maneira correta, segura, e para atingir o trabalho exigido pelo projeto.
O sistema de lubrificação e
refrigeração é muito importante, por isso o sistema de óleo é monitorado
constantemente, nível de pressão e temperatura.
Referência
·
IT- OP- UTLB- 01- 03- 202 Bomba de Alimentação
(Tractebel Energia).
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