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MANUAL DE BOMBASM
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MANUAL DE BOMBA
Copyright 2004 GRUNDFOS Management A/S. Todos os direitos reservados.
As leis de direitos autorais e tratados internacionais protegem este material. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida sob qualquer forma ou por qualquer meio sem prévia permissão por escrito da GRUNDFOS Management A/S.
Isenção de ResponsabilidadeTomamos todo cuidado necessário para garantir a exatidão do conteúdo deste ma terial, entretanto, a GRUNDFOS Management A/S não será responsável por qualquer perda, quer seja direta, indireta, incidental ou consequente que possa surgir do uso ou confiança depositada sobre qualquer conteúdo deste material.
Introdução
A indústria fabril tem uma elevada demanda pesada por bombas, quando se trata de uma ótima operação, alta confiabilidade e baixo consumo de energia. Por esse motivo, a Grundfos desenvolveu o Manual de Bomba, que, de maneira simples, aborda com várias considerações ao dimensionar bombas e sistemas de bombas.Elaboramos um manual para engenheiros e técnicos que trabalham com o projeto e instalação de bombas e sistemas de bombas, contendo respostas para uma ampla variedade de perguntas técnicas específicas sobre as bombas. O Manual de Bombas pode ser lido do princípio ao fim ou parcialmente sobre tópicos específicos.
O manual está dividido em 5 capítulos, os quais abordam as diferentes fases do projeto de sistemas de bombas.
No capítulo 1 fazemos uma apresentação geral de diferentes tipos de bombas e componentes. Aqui também descrevemos quais precauções tomar ao lidar com líquidos viscosos. Além disso, os materiais mais usados, assim como os diferentes tipos de corrosão são apresentados aqui. As terminologias mais importantes relacionadas à leitura do desempenho das bombas são apresentadas no capítulo 2. O Capítulo 3 aborda os sistemas hidráulicos e alguns dos fatores mais importantes a considerar para se obter uma ótima operação do sistema de bombas. Visto que é frequentemente necessário ajustar o desempenho da bomba por meio de vários métodos de ajuste, estes métodos são abordados no capítulo 4. O capítulo 5 descreve os custos do ciclo de vida uma vez que o consumo de energia desempenha um papel importante nas bombas e sistemas de bombas de hoje.
Esperamos sinceramente que você faça uso do Manual de Bomba e o considere útil no seu trabalho diário.
Diretor de Segmento Especialista em Aplicação
Mogens Roy Olesen Christian R. Bech
Capítulo 1 Design de bombas e motores ................................7
Seção 1.1 Construção de bombas ...............................................81.1.1 A bomba centrífuga ..............................................................81.1.2 Curvas das bombas ............................................................... 91.1.3 Características da bomba centrífuga ..........................111.1.4 Tipos mais comuns de bombas de sucção axial e em linha .................................................. 121.1.5 Tipos de rotores (forças axiais) ...................................... 141.1.6 Tipos de carcaças (forças radiais) .................................. 151.1.7 Bombas monoestágio ...................................................... 151.1.8 Bombas multiestágio .........................................................161.1.9 Bombas com acoplamento longo e curto 16
Seção 1.2 Tipos de bombas .........................................................171.2.1 Bombas padrão ................................................................... 171.2.2 Bombas bi-partida ............................................................ 171.2.3 Bombas hermeticamente seladas ............................ 181.2.4 Bombas sanitárias .............................................................201.2.5 Bombas de efluentes ...................................................... 211.2.6 Bombas imersíveis ........................................................... 221.2.7 Bombas submersas ......................................................... 231.2.8 Bombas de descolamento positivo ............................24
Seção 1.3 Vedações de eixos mecânicos ..............................271.3.1 Componentes e função da vedação de eixo mecânico ................................................................291.3.2 Vedações de eixos mecânicos balanceados e não balanceados ............................................................301.3.3 Tipos de vedações de eixos mecânicos ...................... 311.3.4 Combinações de materiais da face da vedação.............................................................................341.3.5 Fatores que afetam o desempenho da vedação.............................................................................36
Seção 1.4 Motores ......................................................................... 391.4.1Padrões .................................................................................... 401.4.2 Partida no motor ................................................................ 461.4.3 Tensão de alimentação ................................................... 471.4.4 Conversor de frequência ................................................ 47
1.4.5 Proteção do motor ............................................................ 49Seção 1.5 Líquidos ...........................................................................531.5.1 Líquidos viscosos ........................................................................... 541.5.2 Líquidos Não Newtonianos ...................................................... 551.5.3 Impacto dos líquidos viscosos sobre o desempenho de uma bomba centrífuga ........................................................ 551.5.4 Seleção da bomba correta para um líquido com anticongelante .....................................................................561.5.5 Exemplo de cálculo ...................................................................... 581.5.6 Seleção da bomba com auxílio de computador para líquidos densos e viscosos ............................................... 58
Seção 1.6 Materiais ....................................................................... 591.6.1 O que é corrosão? .................................................................601.6.2 Tipos de corrosão ..................................................................611.6.3 Metais e ligas metálicas ....................................................651.6.4 Cerâmica ..................................................................................711.6.5 Plástico ......................................................................................711.6.6 Borracha ...................................................................................721.6.7 Revestimentos .......................................................................73
Capítulo 2 Instalação e leitura dodesempenho ....................................................................................75
Seção 2.1 Instalação da bomba ...............................................762.1.1 Nova instalação ....................................................................762.1.2 Substituição-instalação existente ................................762.1.3 Fluxo do tubo para instalação de bomba única .........................................................................772.1.4 Limitação de ruídos e vibrações .....................................782.1.5 Nível de som (L) .....................................................................81
Seção 2.2 Desempenho da bomba ........................................832.2.1 Termos hidráulicos ...............................................................832.2.2 Termos elétricos ....................................................................902.2.3 Propriedades dos líquidos.................................................93
Índice
Capítulo 3 Sistema hidráulico .....................................................95
Seção 3.1 Características do sistema ......................................963.1.1 Resistências únicas ..............................................................973.1.2 Sistemas abertos e fechados ...........................................98
Seção 3.2 Bombas conectadas em série e paralelas ...........1013.2.1 Bombas em paralelo .........................................................1013.2.2 Bombas conectadas em série .......................................103
Capítulo 4 Ajuste do desempenho das bombas .....................................................................................105
Seção 4.1 Ajuste do desempenho das bombas ................1064.1.1 Controle por estrangulamento ...................................1074.1.2 Controle de desvio ............................................................1074.1.3 Modificação do diâmetro do rotor ............................1084.1.4 Controle de velocidade ...................................................1084.1.5 Comparação dos métodos de ajuste ........................1104.1.6 Eficiência geral do sistema da bomba .....................1114.1.7 Exemplo: Consumo de energia relativo quando o fluxo é reduzido em 20% ..........................111
Seção 4.2 Soluções para bomba com velocidade controlada ..................................................1144.2.1 Controle de pressão constante ...................................1144.2.2 Controle de temperatura constante .........................1154.2.3 Pressão do diferencial constante em um sistema de circulação .............................................1154.2.4 Controle da pressão diferencial com compensada por fluxo ........................................116
Seção 4.3 Vantagens do controle de velocidade......................................................................117
Seção 4.4 Vantagens das bombas com conversor de frequência integrado ......................... 1184.4.1 Curvas de desempenho de bombas com velocidade controlada ....................................................1194.4.2 Bombas com velocidade controlada em diferentes sistemas .........................................................119
Seção 4.5 Conversor de frequência.......................................1224.5.1 Funções e características básicas ................................1224.5.2 Componentes do conversor de frequência .....................................................................1224.5.3 Condições especiais referentes aos conversores de frequência ............................................124
Capítulo 5 Cálculo dos custosdo ciclo de vida ..............................................................................127
Seção 5.1 Equação de custos do ciclo de vida ...................1285.1.1 Custos iniciais, preço de compra (C
ic) .........................129
5.1.2 Custos de Instalação e comissionamento (C
in) ....................................................129
5.1.3 Custos de energia (Ce) .......................................................130
5.1.4 Custos operacionais (Co) ..................................................130
5.1.5 Custos ambientais (Cenv
) ..................................................1305.1.6 Custos de manutenção e reparos (C
m) .....................131
5.1.7 Custos de tempo de parada, perda de produção (C
s) ..................................................131
5.1.8 Custos de desmantelamento e descarte (C
o) .....................................................................131
Seção 5.2 Cálculo dos custos do ciclo de vida – um exemplo ..................................132
Apêndice ...........................................................................................133
A) Notações e unidades .......................................................134B) Tabelas de conversão de unidades ............................135C) Prefixos SI e alfabeto grego ..........................................136D) Pressão do vapor e densidade da água em diferentes temperaturas........................................137E) Orifício ................................................................................138F) Mudança na pressão estática devido à mudança do diâmetro do cano...............................139G) Injetores ................................................................................140H) Nomograma para perdas de carga em curvas e válvulas ...........................................141I) Nomograma para perda do tubo de água limpa a 20˚C ............................................................142J) Sistema periódico .............................................................143K) Padrões de bombas .........................................................144L) Viscosidade para líquidos diferentes como função da temperatura do líquido ...............145
Índice remissivo ............................................................................151
Capítulo 1. Design de bombas e motores
Seção 1.1: Construção da bomba
1.1.1 A bomba centrífuga1.1.2 Curvas da bomba1.1.3 Características da bomba centrífuga1.1.4 Tipos mais comuns de bombas de sucção axial e em linha1.1.5 Tipos de rotor (forças axiais)1.1.6 Tipos de carcaças (forças radiais)1.1.7 Bombas monoestágio1.1.8 Bombas multiestágio1.1.9 Bombas com acoplamento longo e curto
Seção 1.2 Tipos de bombas
1.2.1 Bombas padrão1.2.2 Bombas bi-partida1.2.3 Bombas hermeticamente seladas1.2.4 Bombas sanitárias1.2.5 Bombas de efluentes1.2.6 Bombas imersíveis1.2.7 Bombas submersa1.2.8 Bombas de deslocamento positivo
Seção 1.1 Construção da bomba
1.1.1 Bomba centrífuga
Em 1689, o físico Denis Papin inventou a bomba centrífuga e este tipo de bomba é o mais usado ao redor do mundo. A bomba centrífuga é construída sobre um princípio simples: O líquido é levado até o cubo do rotor e, através da força centrífuga, ele é lançado na direção da periferia dos rotores. A construção é razoavelmente barata, robusta e simples e sua alta velocidade possibilita conectar a bomba diretamente a um motor assíncrono. A bomba centrífuga oferece um fluxo de líquido uniforme e pode facilmente ser acelerado sem causar danos a bomba.
Agora, vamos observar a figura 1.1.1, que mostra o fluxo do líquido através da bomba. A entrada da bomba leva o líquido para o centro do rotor giratório de onde é lançado para a periferia. Esta construção oferece alta eficiência e é apropriada para lidar com líquidos puros. As bombas, que têm que lidar com líquidos impuros, como bombas de efluentes, são equipadas com um rotor que é construído especialmente para evitar que objetos fiquem armazenados no interior da bomba, consulte a seção 1.2.5.Se ocorrer diferença de pressão no sistema enquanto a bomba centrífuga não estiver funcionando, o líquido ainda consegue passar através da mesma devido ao seu desenho aberto.Como se pode ver na figura 1.1.2, a bomba centrífuga pode ser classificada em diferentes grupos: Bombas de fluxo radial, bombas de fluxo misto e bombas de fluxo axial. As bombas de fluxos radial e as bombas de fluxo misto são os tipos mais comuns utilizados. Portanto, iremos nos concentrar somente nestes tipos de bombas nas próximas páginas.
Entretanto, apresentaremos brevemente a bomba de deslocamento positivo na seção 1.2.8.
As diferentes exigências de desempenho das bombas centrífugas, especialmente em relação à altura manométrica total, fluxo e instalação, junto com as exigências de operação econômica, são somente algumas das razões porque existem tantos tipos de bombas. A Figura 1.1.3 mostra os diferentes tipos de bombas em relação ao fluxo e pressão.
Fig. 1.1.2: Diferentes tipos de bombas centrífugas
Fig. 1.1.1: O fluxo do líquido através da bomba
Bomba de fluxo radial Bomba de fluxo misto Bomba de fluxo axial
Fig. 1.1.3: Fluxo e altura manométrica total para diferentes tipos de bombas centrífugas
1 2
2
4
4
6
6
10
10
246
100
246
1000
246
10000H [m]
Q [m3/h]2 4 6 100 2 4 6 10002 4 6 10000 100000
Bombas de fluxo radial
multiestágios
Bombas de fluxo radial monoestágios
Bombas de fluxo misto
Bombas de fluxo axial
8
1.1.2 Curvas das bombas
Antes de aprofundarmos no mundo da construção e 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 na figura 1.1.4. Altura manométrica total, consumo de energia, eficiência de consumo e NPSH são mostrados como uma função no fluxo.
Normalmente, as curvas das bombas nas apostilas de dados cobrem somente a parte da bomba. Portanto, o consumo de energia, o valor P
2 que também está
listado nas apostilas de dados, cobre somente a energia que entra na bomba – consulte a figura 1.1.4. O mesmo vale para o valor eficiência, que cobre somente a parte da bomba (η = η
P).
Em alguns tipos de bombas com motor integrado e conversor de frequência possivelmente integrado, por exemplo, bombas com motor blindado (consulte a seção 1.2.3), a curva de consumo de energia e a curva η cobrem o motor e a bomba. Neste caso, é o valor P
1 que deve ser levado em consideração.
No geral, as curvss das bombas são projetadas de acordo com o ISO 9906 Anexo A, que especifica as tolerâncias das curvas:•Q +/- 9%, •H +/-7%, •P +9% • -7%.
Mostramos a seguir uma breve apresentação das diferentes curvas de desempenho de bombas.
Altura manométrica total, a curva QHA curva QH mostra a altura manométrica total, que a bomba é capaz de executar em um determinado fluxo. A altura manométrica total é medida em metros de coluna de líquido/metros [mLC]; normalmente a unidade metro [m] é aplicada. A vantagem de se usar a unidade [m] como unidade de medida da altura manométrica total da bomba é que a curva QH não é afetada pelo tipo de líquido que bomba tem que manejar, consulte a seção 2.2 para mais informações.
H [m]
η[%]
50
4070
Eficiência60
50
40
20
10
2
12
4
6
8
10
0
30
30
20
10
0
10
024
68
0 10 20 30 40 50 60 70 Q [m 3/h]P2
[kW]NPSH(m)
Consum o de energia
NPSH
Fig. 1.1.4: Curvas de desempenho típicas para uma bomba centrífuga. Altura manométrica total, consumo de energia, eficiência e NPSH são mostrados como uma função do fluxo
Fig. 1.1.5: As curvas para consumo de energia e eficiência normalmente cobrem somente a parte da bomba da unidade – i.e. P
2 e η
P
P1 P2 HM3~
ηM ηP
Q
H[m]
50
60
40
30
20
10
00 10 20 30 40 50 60 70 80 Q [m3/h
Fig. 1.1.6: Curva QH típica para uma bomba centrífuga; fluxo baixo resulta em altura manométrica total alta e fluxo alto resulta em altura manométrica total baixa
9
Eficiência, a curva η
A eficiência é a relação entre a energia fornecida e a quantidade de energia utilizada. No mundo das bombas, a eficiência ηP é a relação entre a energia, que a bomba fornece para a água (PH) e a entrada de energia no eixo (P2):
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/h e H é a altura manométrica total em m.
Para água a 20oC e com Q medido em m3/h e H em m, a energia hidráulica pode ser calculada como:
Como aparece a partir da curva de eficiência, a eficiência depende do ponto de operação da bomba. Portanto, é importante selecionar uma bomba que seja compatível com os requisitos de fluxo e que assegure que a bomba esteja funcionando na área de fluxo mais eficiente.
Consumo de energia, a curva P2
A relação entre o consumo de energia da bomba e o fluxo é mostrada na figura 1.1.8. A curva P2 da maioria das bombas centrífugas é semelhante à curva na figura 1.1.8 onde o valor P2 aumenta quando o fluxo aumenta.
Curva NPSH (Altura Manométrica de Sucção Positiva Líquida)
O valor NPSH de uma bomba é a pressão mínima absoluta (consulte a seção 2.2.1) 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 NPSH também aumenta; figura 1.1.9. Para mais informações sobre cavitação e NPSH, vá para a seção 2.2.1.
50
60
70
80
40
30
20
10
00 10 20 30 40 50 60 70 Q [m 3/h]
η[%]
8
10
6
4200 10 20 30 40 50 60 70 Q [m 3/h]
P2[kW]
Fig. 1.1.7: Curva de eficiência de uma bomba centrífuga típica
Fig. 1.1.8: Curva de consumo de energia de uma bomba centrífuga típica
10
024
68
0 10 20 30 40 50 60 70 Q [m 3/h]
NPSH [m]
ηp =
PH
P2
=ρ . g . Q . H
P2
x 3600
Fig. 1.1.9: Curva NPSH de bomba centrífuga típica
PH = 2.72 . Q . H [W]
10
Seção 1.1 Construção da bomba
= Q . H . g .ρ
3600 x ηp
P2
1.1.3 Características da bomba centrífuga
A bomba centrífuga possui várias características e as mais importantes serão apresentadas nesta seção. Mais adiante neste capítulo forneceremos uma descrição mais detalhada dos diferentes tipos de bombas.
•NúmerodefasesDependendo do número de rotores na bomba, uma bomba centrífuga pode ser uma bomba monoestágio ou uma bomba multiestágio.
•PosiçãodoeixodabombaAs bombas monoestágio e multiestágio são produzidas com eixos de bomba verticais ou horizontais. Estas bombas normalmente são normalmente designadas como bombas horizontais ou verticais. Para mais informações, vá para seção 1.1.4.
•Rotoresdesucçãosimplesoudesucçãodupla Dependendo da construção do rotor, uma bomba pode ser equipada com um rotor de sucção simples ou rotor de sucção dupla. Para mais informações, vá para a seção 1.1.5.
•AcoplamentodeestágiosOs estágios da bomba podem ser arranjados de duas maneiras diferentes: em série e em paralelo, consulte a figura 1.1.10.
•ConstruçãodacarcaçadabombaDiferenciamos entre dois tipos de carcaça de bomba: Carcaça Voluta e carcaça de canal de retorno com palhetas guia. Para mais informações, vá para a seção 1.1.6.
Fig 1.1.10: Bomba dupla com rotores acoplados em paralelo
11
1.1.4Tiposmaiscomunsdebombadesucçãoaxialeemlinha
Bomba de sucção axial = O líquido entra diretamente no rotor. A entrada e a saída possuem um ângulo de 90°. Consulte a seção 1.1.9
Bomba em linha = O líquido passa diretamente pela bomba em linha. O cano de sucção e o cano de descarga são colocados opostos um ao outro e podem ser montados diretamente no sistema de encanamento
Bomba com carcaça bipartida = Bomba com carcaça dividida axialmente. Consulte a seção 1.2.2
Bomba horizontal = Bomba com eixo horizontal
Bomba vertical = Bomba com eixo vertical
Bomba monoestágio = Bomba com rotor único. Consulte a seção 1.1.7
Bomba multiestágio = Bomba com vários rotores acoplados em série. Consulte a seção 1.1.8
Bomba com acoplamento longo = Bomba conectada ao motor através de um acoplamento flexível. O motor e a bomba possuem construções de rolamentos separados. Consulte a seção 1.1.9
Bomba com acoplamento curto = bomba conectada ao motor através de um acoplamento rígido. Consulte a seção 1.1.9
Horizontal
Acoplamento curto Acoplamento curto
Sucção axial
Monoestágio
Acoplamento longo
Multiestágio
Seção 1.1 Construção da bomba
12
Multiestágio
Horizontal / Vertical
Monoestágio
Acoplamento longo Acoplamento curto Acoplamento curto
Em linha
Bipartida
Monoestágio
Acoplamento longo
Horizontal
13
1.1.5Tiposderotores(forçasaxiais)
A bomba centrífuga gera pressão que exerce forças sobre as peças fixas e giratórias da bomba.As peças das bombas são feitas para suportar essas forças. Se as forças axiais e radiais não forem contrabalanceadas na bomba, as forças devem ser consideradas ao selecionar o sistema de acionamento da bomba (rolamento de contato angular no motor). Em bombas equipadas com rotor de sucção simples, podem ocorrer grandes forças axiais, figuras 1.1.11 e 1.1.12. Estas forças são balanceadas em uma das seguintes formas:
• Mecanicamente por meio de rolamentos de impulso. Estes tipos de rolamentos são especialmente projetados para absorver as forças axiais dos rotores
• Por meio de orifícios de balanceamento no rotor, consulte a figura 1.1.13
• Por meio de regulagem do acelerador a partir de um anel de vedação montado na traseira dos rotores, consulte a figura 1.1.14
• Impacto dinâmico a partir da traseira do rotor, consulte a figura 1.1.15
• O impacto axial sobre a bomba pode ser evitado usando rotores de sucção dupla (consulte a figura 1.1.16).
Fig. 1.1.13: Balanceando as forças axiais em uma bomba centrífuga monoestágio com orifícios de balanceamento somente
Fig. 1.1.14: Balanceando as forças axiais em uma bomba centrífuga monoestágio com lacuna de vedação no lado de descarga e orifícios de balanceamento
Fig. 1.1.15: Balanceando as forças axiais em uma bomba centrífuga monoestágio com lâminas na traseira dos rotores
Fig. 1.1.16: Balanceando as forças axiais em um sistema de rotor de sucção duplo
Fig. 1.1.11: : Rotor de sucção simples
Fig. 1.1.12: Bomba padrão com rotor de sucção simples
Forças Axiais
Seção 1.1 Construção da Bomba
14
1.1.6Tiposdecarcaças(forçasradiais)
As forças radiais resultam da pressão estática na carcaça. Portanto, podem ocorrer deflexões axiais que levam à interferência entre o rotor e a carcaça. A magnitude e a direção da força radial dependem da taxa do fluxo e altura manométrica total.
Ao projetar a carcaça da bomba, é possível controlar as forças radiais hidráulicas. Vale a pena mencionar dois tipos de carcaças: a carcaça voluta simples e a carcaça voluta dupla. Como se pode observar na figura 1.1.18, as duas carcaças têm o formato de voluta. A diferença entre as duas é que a voluta dupla possui uma palheta guia.
A bomba de voluta simples é caracterizada por uma pressão simétrica na voluta no ponto de eficiência ótimo, que leva à carga radial zero. Em todos os outros pontos, a pressão ao redor do rotor não é regular e consequentemente há presença de força radial.
Como se pode observar na figura 1.1.19, a carcaça voluta dupla desenvolve uma força de reação radial baixa constante em qualquer capacidade.
Os canais de retorno (figura 1.1.20) são usados em bombas multiestágio e têm a mesma função básica que as carcaças volutas. O líquido é levado de um rotor para o outro ao mesmo tempo, a rotação da água é reduzida e a pressão dinâmica é transformada em pressão estática. Devido ao projeto circular da carcaça do canal, não há forças radiais presentes.
1.1.7 Bombas monoestágio
Geralmente, as bombas monoestágio são usadas em aplicações que não exigem uma altura manométrica total de mais de 150 m. Normalmente, as bombas monoestágio operam no intervalo de 2-100 m.
As bombas monoestágio são caracterizadas por fornecer uma altura manométrica baixa em relação ao fluxo, consulte a figura 1.1.3. A bomba monoestágio é produzida no desenho vertical e horizontal, consulte as figuras 1.1.21 e 1.1.22.
Q/Qopt1.0
Carcaça Voluta
Carcaça voluta dupla
Força Radial
Carcaça voluta dupla
Forças radiaisFig. 1.1.17: Rotor de sucção simples
Fig. 1.1.19: Força radial para carcaça voluta simples e dupla
Fig. 1.1.22: Bomba com acoplamento curto em linha monoestágio vertical
Fig. 1.1.21: Bomba com acoplamento curto de sucção axial monoestágio
Fig. 1.1.20: Bomba em linha multiestágio vertical com carcaça de canal de retorno
Canal de retorno
15
Fig. 1.1.18: Carcaça voluta simples
Fig. 1.1.25: Bomba com acoplamento longo com acopla mento básico
Fig. 1.1.26: Bomba com acoplamento longo com acopla mento de espaçador
1.1.8 Bombas multiestágio
Bombas multiestágio são usadas em instalações onde uma altura manométrica elevada é necessária. Diversas fases são conectadas em série e o fluxo é guiado desde a saída de uma fase até a entrada da próxima. A altura manométrica final que uma bomba multiestágio pode proporcionar é igual à soma da pressão que cada estágio pode proporcionar.
A vantagem das bombas multiestágio é que elas proporcionam uma altura manométrica elevada em relação ao fluxo. Como as bombas monoestágio, as bombas multiestágio estão disponíveis nas versões vertical e horizontal,
consulte as figuras 1.1.23 e 1.1.24.
1.1.9 Bombas com acoplamento longo e bombas com acoplamento curto
Bombas com acoplamento longoBombas com acoplamento longo são bombas com acoplamento flexível que conecta a bomba e o motor. Este tipo de acoplamento está disponível como acoplamento básico ou como acoplamento de espaçador.
Se a bomba estiver conectada ao motor por um acoplamento básico, é necessário desmontar o motor quando a bomba precisar de manutenção. Portanto, é necessário alinhar a bomba na montagem, consulte a figura 1.1.25.
Por outro lado, se a bomba estiver equipada com um acoplamento de espaçador, é possível fazer a manutenção na bomba sem desmontar o motor. Deste modo, o alinhamento não é um problema, consulte a figura 1.1.26.
Bombas com acoplamento curtoEstas bombas podem ser construídas nas duas maneiras a seguir: A bomba tem o rotor montado diretamente sobre o eixo estendido do motor ou a bomba tem um motor padrão e um acoplamento rígido ou acoplamento de espaçador, consulte as figuras 1.1.27 e 1.1.28.
Fig. 1.1.24: Bomba de sucção axial multiestágio horizontalFig. 1.1.23: Bomba
em linha multiestágio vertical
Fig. 1.1.27: Bomba com acoplamento curto com acoplamento rígido
Tipo acoplam ento básico
Bomba com acoplamento longo com acoplamento flexível
Bomba com acoplamento curto com acoplamento rígido
Acoplam ento de espaçador (opcional)
Fig. 1.1.28: Diferentes tipos de acoplamento
Seção 1.1 Construção da bomba
16
Fig. 1.2.1:Bomba padrão com acoplamento longo
Fig. 1.2.2: Bomba padrão com eixo simples
Fig. 1.2.3: Bomba com carcaça bipartida com acoplamento longo
Fig. 1.2.4: Bomba com carcaça bipartida com rotor de sucção dupla
1.2.1 Bombas padrão
Poucas normas internacionais tratam de bombas centrífugas. Na verdade, muitos países possuem seus próprios padrões, que mais ou menos sobrepõem uns aos outros. Uma bomba padrão é aquela compatível com as regulamentações oficiais, como, por exemplo, o ponto de operação da bomba. Relacionamos abaixo alguns exemplos de padrões internacionais para bombas:
• EN 733 (DIN 24255) se aplica às bombas centrífugas de sucção axial, também conhecidas como bombas de água padrão com pressão nominal (PN) de 10 bar.
• EN 22858 (ISO 2858) se aplica às bombas
centrífugas, também conhecidas como bombas químicas padrão com pressão nominal (PN) de 16 bar, consulte o apêndice K.
As normas mencionadas acima cobrem as dimensões de instalação e os pontos de operação de diferentes tipos de bombas. Quanto às peças hidráulicas destas bombas, elas variam de acordo com o fabricante - deste modo, não há padrões internacionais determinados para estas peças.
Bombas, que são projetadas de acordo com os padrões, oferecem vantagens ao usuário final relacionadas à instalação, assim como serviço, peças de reposição e manutenção.
1.2.2 Bombas com carcaça bipartida
Uma bomba com carcaça bipartida é uma bomba cuja carcaça é dividida axialmente em duas partes. A Figura 1.2.4 mostra uma bomba monoestágio com carcaça bipartida com rotor de sucção dupla. A construção com entrada dupla elimina as forças axiais e assegura uma expectativa de vida útil mais longa dos rolamentos. Geralmente, as bombas com carcaça bipartida são mais eficientes, tem manutenção mais fácil e uma faixa de desempenho ampla.
Seção 1.2 Tipos de bomba
17
Seção 1.2 Tipos de bomba
1.2.3 Bombas hermeticamente seladas
Não é de surpreender que a guia de entrada do eixo da bomba deve ser selada. Geralmente, isto é feito através de um retentor mecânico do eixo, consulte a figura 1.2.5. A desvantagem do retentor mecânico do eixo são suas propriedades deficientes quando se trata de manipulação líquidos tóxicos e agressivos, que, consequentemente, levam a vazamento. Até certo ponto estes problemas podem ser resolvidos usando um retentor mecânico duplo do eixo. Outra solução para estes problemas é usar uma bomba hermeticamente selada.
Diferenciamos estes dois tipos de bombas hermeticamente seladas: Bombas com motor blindado e bombas com acionamento magnético. Informações adicionais sobre estas bombas são encontradas nos próximos parágrafos.
Bombas com motor blindado
Uma bomba com motor blindado é uma bomba hermeticamente selada com o motor e a bomba integrados em uma unidade sem retentor, consulte as figuras 1.2.6 e 1.2.7. O líquido bombeado entra na câmara do rotor que é separado do estator por uma blindagem fina do rotor. O rotor pode servir como uma barreira hermeticamente selada entre o líquido e o motor. As bombas químicas são feitas de materiais como plástico ou aço inoxidável que podem suportar líquidos agressivos.
O tipo mais comum de motor blindado é a bomba circuladora. Este tipo de bomba é usado tipicamente em circuitos de aquecimento, pois sua construção produz baixo ruído e a operação é livre de manutenção.
Fig. 1.2.5: Exemplo de bomba padrão com retentor mecânico do eixo
Liquido
Atmosfera
Retentor
Fig. 1.2.7: Bomba circuladora com motor blindado
Blindagem do Motor
Fig. 1.2.6: Bomba química com motor blindado
Blindagem do motor
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Bombas com acionamento magnético
Nos últimos anos, as bombas com acionamento magnético têm se tornado cada vez mais populares para transferência de líquidos tóxicos e agressivos.
Como mostrado na figura 1.2.8, a bomba com acionamento magnético é composta por dois grupos de magnetos; um magneto interno e um magneto externo. Uma blindagem não magnetizada pode separar estes dois grupos. A blindagem serve como uma barreira hermeticamente selada entre o líquido e a atmosfera. Como ilustrado na figura 1.2.9, o magneto externo é conectado ao acionamento da bomba e o magneto externo é conectado ao eixo da bomba. Por meio disto, o torque do acionamento da bomba é transmitido para o eixo da bomba. O líquido bombeado serve como lubrificante para os rolamentos da bomba. Portanto, ventilação suficiente é crucial para os rolamentos.
Fig. 1.2.8: Construção do acionamento magnético
Fig. 1.2.9: Bomba multiestágio com acionamento magnético
Blindagem
Magnetos internosMagnetos externos
Magnetos externos
Magnetos internos
Blindagem
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Fig. 1.2.10: Bomba sanitária
Fig.1.2.11: Bomba sanitária com canal lateral de auto-escorvamento
1.2.4 Bombas sanitárias
As bombas sanitárias são usadas principalmente por indústrias de alimentos, bebidas, farmacêuticas e de biotecnologia onde é muito importante que o líquido bombeado seja manipulado suavemente e que as bombas sejam fáceis de limpar.
Para atender as exigências de processamento destas indústrias, as bombas devem ter uma superfície áspera entre 3,2 e 0,4 μm Ra. Isto pode ser melhor obtido usando aço inoxidável forjado ou laminado rolado como materiais de construção, consulte a figura 1.2.12. Estes materiais possuem uma superfície compacta não porosa que pode ser facilmente trabalhada para atender os vários requisitos de acabamento de superfície.
As principais características das bombas sanitárias são facilidade de limpeza e de manutenção.
Os fabricantes líderes de bombas sanitárias projetaram suas bombas para atender os padrões a seguir:
EHEDG – [Grupo de Design de Equipamento Higiênico Europeu]
QHD – [Design Higiênico Qualificado]
3-A – Padrões Sanitários:
3A0/3A1: Padrão Industrial/Higiênico Ra ≤ 3.2 µm 3A2: Padrão Estéril Ra ≤ 0.8 µm 3A3: Padrão Estéril Ra ≤ 0.4 µm
Areia fundida
Fundição de precisão
Aço rolado
Fig.1.2.12: Aspereza da superfície do material
Seção 1.2 Tipos de bomba
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Fig. 1.2.14: Bomba de efluentes para instalações secas
Rotor de vórtice
Rotor de canal simples
Rotor de canal duplo
Fig.1.2.13: Detalhe de uma bomba de esgoto para instalações úmidas
1.2.5 Bombas de efluentes
Uma bomba de efluentes é um equipamento lacrado com uma bomba e um motor. Devido a sua construção, a bomba de efluentes é apropriada para instalação submersa em poços. Trilhos duplos com sistema de autoacoplamento normalmente são usados em instalações submersas. O sistema de autoacoplamento facilita a manutenção, reparo e substituição da bomba. Devido à construção da bomba, não é necessário entrar no poço para executar o serviço. Na verdade, é possível conectar e desconectar a bomba automaticamente de fora do poço. As bombas de efluentes também podem ser instaladas secas como bombas convencionais em instalações horizontais ou verticais. Da mesma forma, este tipo de instalação é de fácil manutenção e reparo e proporciona operação ininterrupta da bomba no caso de inundação da poço seco, consulte a figura 1.2.14.
Normalmente, as bombas de efluentes têm que ser capazes de manejar partículas grandes. Portanto, elas são equipadas com rotores especiais para evitar bloqueio e entupimento. Existem vários tipos de rotores: rotores de canal simples, rotores de canal duplo, rotores de três e quatro canais e rotores de vórtice. A Figura 1.2.15 mostra os diferentes desenhos de rotores.
As bombas de efluentes geralmente são produzidas com um motor seco, com proteção IP68 (para mais informações sobre classes de IP, vá para a seção 1.4.1). O motor e a bomba possuem um eixo estendido comum com um sistema de retentor mecânico duplo do eixo em uma câmara de óleo intermediária, consulte a figura 1.2.13.As bombas de efluentes podem operar intermitenteou continuamente de acordo com a instalação em questão.
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1.2.6 Bombas imersíveis
A bomba imersível é um tipo de bomba onde uma parte dela fica submersa no líquido bombeado e o motor é mantido seco. Normalmente, as bombas imersíveis são montadas no topo ou na parede de tanques ou reservatórios. As bombas imersíveis são usadas, por exemplo, na indústria de máquinas, ferramenta de solda, esmerilhadoras, centros de usinagem e unidades de resfriamento ou em outras aplicações envolvendo tanques e reservatórios, lavanderias industriais e sistemas de filtragem.
As bombas para tornos podem ser divididas em dois grupos: Bombas para o lado limpo do filtro e bombas para o lado sujo do filtro. As bombas com rotores fechados normalmente são usadas para o lado limpo do filtro por que fornecem alta eficiência e alta pressão se necessário. Bombas com rotores abertos ou semi-abertos normalmente são usadas para o lado sujo do filtro por que podem lidar com cavacos e partículas.
Fig. 1.2.16: Bomba imersível
Seção 1.2 Tipos de bomba
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Fig. 1.2.17: Bomba submersível
1.2.7 Bombas submersas
Há dois tipos de bombas submersas: A bomba submersa para sondagem com motor submersível e a bomba de poços profundos com motor seco, que é conectado à bomba por eixo longo. Estas bombas normalmente são usadas junto com o fornecimento e irrigação de água. Os dois tipos de bombas são feitos para serem instalados em poços submersos estreitos, assim sendo, possuem um diâmetro reduzido, que as tornam mais longas do que outros tipos de bombas,consulte a figura 1.2.17.
As bombas submersas são especialmente projetadas para serem submersas em líquido e desse modo são equipadas com motor submersível, com proteção de IP68. A bomba é produzida nas versões monoestágio e multiestágio (a versão multiestágio sendo a mais comum) e é equipada com uma válvula de retenção no cabeçote.
Atualmente, a bomba de poço profundo tem sido mais ou menos substituída pelo tipo de bomba submersível. O eixo longo da bomba de poço profundo é uma desvantagem, que dificulta a instalação e execução do serviço. Como o motor da bomba de poço profundo é refrigerado a ar, a bomba frequentemente é utilizada em aplicações industriais para bombear água quente de tanques abertos. A bomba submersível não opera em altas temperaturas por que o motor fica submerso no líquido que tem que resfriá-lo.
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1.2.8 Bombas de deslocamento positivo
A bomba de deslocamento positivo fornece um fluxo constante aproximado a uma velocidade fixa, apesar das mudanças na contrapressão. Existem dois tipos de bombas de deslocamento positivo:
• Bombas rotativas• Bombas reciprocantes
A diferença no desempenho entre uma bomba centrífuga, uma bomba rotativa e uma bomba reciprocante está ilustrada à direita, figura 1.2.18. Dependendo do tipo de bomba que você estiver lidando, uma pequena alteração na contrapressão da bomba resulta em diferenças no fluxo.
O fluxo de uma bomba centrífuga mudará consideravelmente, o fluxo de uma bomba rotativa mudará um pouco enquanto que o fluxo de uma bomba reciprocante não mudará nada. Mas por que existe uma diferença entre as curvas de bombas para bombas reciprocantes e bombas rotativas? A superfície da face de vedação real é maior para bombas rotativas do que para bombas reciprocantes. Então, apesar de as duas bombas serem projetadas com as mesmas tolerâncias, a perda da bomba rotativa é maior.
As bombas são tipicamente projetadas com as melhores tolerâncias possíveis para obter a eficiência e capacidade de sucção mais alta possível. Entretanto, em alguns casos, é necessário aumentar as tolerâncias, por exemplo, quando as bombas têm que lidar com líquidos altamente viscosos, líquidos contendo partículas e líquidos de alta temperatura.
As bombas de deslocamento vibram, o que significa que o volume do fluxo dentro de um ciclo não é constante.A variação no fluxo e a velocidade levam à flutuação de pressão devido à resistência no sistema de tubulação e nas válvulas.
Q
H
H
23
1
3
2 1
Fig. 1.2.18: Relação típica entre fluxo e altura manométrica para 3 tipos diferentes de bombas:
1) Bombas centrífugas2) Bombas rotativas3) Bombas reciprocantes
Seção 1.2 Tipos de bomba
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Bombas dosadoras
As bombas dosadoras pertencem à família de bombas de deslocamento positivo e tipicamente é do tipo de diafragma. As bombas de diafragma não apresentam vazamento por que o diafragma forma uma vedação entre o líquido e os arredores.
A bomba de diafragma está equipada com duas válvulas de retenção – uma no lado de sucção e uma no lado de descarga da bomba. Em relação às bombas de diafragma menores, o diafragma é ativado pela biela, que é conectada a um eletroímã. Com isso, a bobina recebe a quantidade exata de cursos necessários, consulte a figura 1.2.21.
Em relação às bombas de diafragma maiores, o diafragma é tipicamente montado na biela, que é ativado por um eixo de comando. O eixo de comando é girado por meio de um motor assíncrono padrão, consulte a figura 1.2.22.
O fluxo de uma bomba de diafragma é ajustado alterando a extensão do curso e/ou a frequência dos cursos. Se for necessário aumentar a área de operação, os conversores de frequência podem ser conectados às bombas de diafragma maiores, consulte a figura 1.2.22.
Há outro tipo de bomba de diafragma. Neste caso, o diafragma é ativado por uma biela excentricamente acionada por um motor escalonador ou motor assíncrono, figuras 1.2.20 e 1.2.23. Ao usar o acinamento de um motor escalonador, a área dinâmica da bomba aumenta e melhora sua precisão consideravelmente. Com esta construção, não é mais necessário ajustar a extensão do curso da bomba por que a biela é montada diretamente no diafragma. O resultado é que as condições de sucção são otimizadas e os recursos de operação são excelentes.
Portanto, é simples controlar os lados de sucção e de descarga da bomba. Comparado às bombas de diafragma com acionamento eletromagnético tradicional que fornecem pulsações potentes, bombas de diafragma acionadas por motor escalonador possibilitam obter uma dosagem de aditivo mais estável.
Fig.1.2.21: Mola de retorno da solenoide
+
1.2.22: Mola de retorno de acionamento do came
1.2.23: Acionamento da manivela
Fig. 1.2.20: Bomba dosadora
+
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Capítulo 1. Desenho de bombas e motores
Seção1.3:Retentoresdoeixomecânico
1.3.1 Componentes e função do retentor do eixo mecânico1.3.2 Vedações de eixo balanceado e não balanceado1.3.3 Tipos de retentores de eixos mecânicos1.3.4 Combinações de materiais da face do retentor1.3.5 Fatores que afetam o desempenho do retentor
Seção 1.3Retentoresdeeixosmecânicos
A partir da metade da década de 1950 os reten-tores de eixos mecânicos ganharam terreno em favor do método de vedação tradicional l- Caixa de empanque. Comparados às caixas de empan-que, os retentores dos eixos mecânicos oferecem as seguintes vantagens:
•Elas se mantêm firmes nos menores deslocamentos e vibrações no eixo
•Eles não requerem ajuste
•As faces do retentor proporcionam uma pequena quantidade de atrito e assim perda de potência
•O eixo não desliza sobre nenhum componente da vedação e deste modo não é danificado por causa de desgaste (custos de reparo reduzidos).
O retentor de eixo mecânico é a peça da bomba que separa o líquido da atmosfera. Na figura 1.3.1 pode-se observar alguns exemplos onde o retentor do eixo mecânico é montado em diferentes tipos de bombas.
A maioria dos retentores de eixos mecânicos é produzida de acordo com a norma europeia EN 12756.
Antes de escolher um retentor de eixo, há certas coisas que você deve saber sobre o líquido e assim a resistência do retentor ao líquido:
•Determinar o tipo de líquido
•Determinar a pressão a que o retentor de eixo será exposto
•Determinar a velocidade a que o retentor de eixo será exposto
•Determinar as dimensões internas
Apresentaremos nas páginas seguintes como um retentor de eixo mecânico funciona, os diferentes tipos de retentor, de que tipo de material os retentores de eixo mecânico são feitos e que fatores afetam o desempenho dos retentores de eixos mecânicos.
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Fig. 1.3.1: Bombas com retentores de eixos mecânicos
1.3.1 Componentes e função do retentordeeixomecânico
O retentor de eixo mecânico é formado por dois componentes principais: uma parte giratória e uma parte estacionária; e consiste das peças listadas na figura 1.3.2. A Figura 1.3.3 mostra onde as diferentes peças estão localizadas no retentor.
• A parte estacionária do retentor é fixada na carcaça da bomba. A parte giratória do retentor é fixada no eixo da bomba e gira quando a bomba está em operação.
• As duas faces do retentor primário são empurradas uma contra a outra pela mola e pressão do líquido. Durante operação um filme líquido é produzido na lacuna estreita entre as duas faces do retentor. Este filme evapora antes de entrar na atmosfera, tornando o líquido do retentor do eixo mecânico firme, consulte a figura 1.3.4.
• O retentor secundário impede que haja vazamento entre a montagem e o eixo.
• A mola une as faces do retentor mecanicamente.
• A mola retentora transmite torque do eixo para o retentor. Em relação aos retentores de eixo dos foles mecânicos, o torque é transferido diretamente pelos foles.
Lacuna de vedação
Durante a operação, o líquido forma um filme lubrificante entre as faces da vedação. Este filme lubrificante consiste de um filme hidrostático e um filme hidrodinâmico.
• O elemento hidrostático é gerado pelo líquido bombeado que é forçado para dentro da lacuna entre as duas fases.
•O filme lubrificante hidrodinâmico é criado pela pressão gerada pela rotação do eixo.
Fig. 1.3.4: Retentor do erixo mecânico em operação
Filme de lubrificação
Força líquida
Força da mola VaporEvaporação inicia
Fig. 1.3.3: Principais componentes do retentor do eixo mecânico
Peça giratória
Parte estacionária
Eixo
Retentor primário
Retentor secundário
Retentor primário
Retentor secundário
Mola
Mola retentora
Retenetor do eixo mecânico Designação
Face do retentor (retentor primário)
Retentor secundário
Mola
Mola retentora (transmissão de torque)
Base (faces do retentor, retentor primário)
Retenro estático (retentor secundário)
Parte giratória
Parte estacionária
Fig. 1.3.2: Componentes do retentor de eixo mecânico
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Fig. 1.3.5: Relação ideal entre as propriedades de lubrificação fina e vazamento limitado
Seção 1.3Retentoresdoeixomecânico
Fig. 1.3.6: Interação de forças sobre a vedação de eixo balanceada
Fig. 1.3.7: Interação de forças sobre a vedação de eixo não balanceada
A
Forças da mola
Forças hidráulicas
Área de Contato das faces da vedação
BA B
Forças hidráulicas
Área de Contato das faces da vedação
A espessura do filme lubrificante depende da velocidade da bomba, da temperatura do líquido, da viscosidade do líquido e das forças axiais da vedação de selo mecânico. O líquido é constantemente trocado na lacuna de vedação por causa
•da evaporação do líquido para a atmosfera
•movimento circular do líquido
A figura 1.3.5 mostra relação ideal entre as propriedades de lubrificação fina e vazamento limitado. Como se pode observar, a relação ideal é quando o filme de lubrificação cobre toda a lacuna de vedação, exceto por uma zona de evaporação estreita próximo ao lado atmosférico da vedação de selo mecânico.
Vazamentos devido a depósitos nas faces da vedação são observados com frequência. Ao usar refrigerantes, os depósitos são criados rapidamente pela evaporação no lado de atmosfera da vedação. Quando o líquido evapora na zona de evaporação, sólidos microscópicos no líquido permanecem na lacuna de vedação como depósitos criados por desgaste. Estes depósitos são observados em muitos tipos de líquidos. Mas quando o líquido bombeado tem a tendência para cristalização, isso pode se tornar um problema. A melhor maneira de prevenir o desgaste é selecionar faces de vedação feitas de material rígido, como carboneto de tungstênio (WC) ou carboneto de silício (SiC). A estreita lacuna de vedação entre estes materiais (aprox. 0.3 μm Ra) minimize o risco de sólidos entrarem na lacuna de vedação, minimizando com isso a quantidade de acúmulo de depósitos.
1.3.2Vedaçõesdeeixosbalanceadase não balanceadasPara obter uma pressão de face aceitável entre as faces de vedação primárias, há dois tipos de vedação de eixo: balanceada e não balanceada.
VedaçãodeeixobalanceadaA figura 1.3.6 mostra uma vedação de eixo balanceada indicando onde as forças interagem sobre a vedação.
VedaçãodeeixonãobalanceadaA figura 1.3.7 mostra uma vedação de eixo não balanceada indicando onde as forças interagem sobre a vedação.
Várias forças diferentes causam um impacto axial sobre as faces da vedação. A força da mola e a força hidráulica do líquido bombeado pressionam a vedação enquanto que a força do filme lubrificante na lacuna de vedação neutraliza isso. Em relação à alta pressão do líquido, as forças podem ser tão potentes que o lubrificante na vedação não consegue neutralizar o contato entre as faces da vedação. Como a força hidráulica é proporcional à área que a pressão do líquido afeta, o impacto axial pode ser reduzido somente conseguindo uma redução da área com pressão.
30
Fig. 1.3.8: Taxa de desgaste para razões diferentes
de balanceamento
Temperatura (oC)0 20 40 60 8 0 100 120 140
Taxas de desgaste comparativas válidas para água
K = 1.15
K = 1.00
K = 0.85
Temperatura (oC)0 20 40 60 8 0 100 120 140
Taxas de desgaste comparativas válidas para água
K = 1.15
K = 1.00
K = 0.85
Fig. 1.3.9: Anel de
vedaçãoVantagens e desvantagens do anel de vedação
Vantagens:Apropriado para líquidos quentes e aplicações de alta pressão
Desvantagens: Depósitos no eixo, como ferrugem, podem impedir o movimento axial do anel de vedação
Fig. 1.3.10: Vedação de fole de borracha
Vantagens e desvantagens da vedação de fole de borracha
Vantagens: Insensível a depósitos, como ferrugem, no eixo
Apropriada para bombear líquidos contendo sólidos
Desvantagens: Imprópria para líquidos quentes e aplicações dealta pressão
Vedação de fole de borracha com geometria de foles dobráveis
A razão de balanceamento (K) de uma vedação de selo mecânico é definida como a relação entre a área A e a área (B) : K=A/B
K = Razão de balanceamentoA = Área exposta à pressão hidráulicaB = Área de contato das faces da vedação
Para vedações de eixo balanceadas, a razão de balanceamento geralmente é K=0.8 e para vedações de eixo não balanceadas a razão de balanceamento normalmente é K=1.2.
1.3.3Tiposdevedaçõesdeselomecânicos
Apresentamos abaixo uma descrição breve dos principais tipos de vedações de eixos: anel de vedação, fole de vedação e a vedação de uma unidade – o cartucho de vedação.
Anéis de vedaçãoEm um anel de vedação, a vedação entre o eixo giratório e a face de vedação giratória é feita através de um anel de vedação (figura 1.3.9). O anel de vedação deve ser capaz de deslizar livremente na direção axial para absorver deslocamentos axiais como resultado das mudanças de temperatura e desgaste. O posicionamento Incorreto do assentamento estacionário pode resultar em atrito, resultando em desgaste necessário no anel de vedação e no eixo. Os anéis de vedação são feitos de diferentes tipos de borracha como NBR, EPDM e FKM, dependendo das condições operacionais.
Vedação de foleUma característica comum das vedações de foles é um fole de metal ou borracha que funciona como um elemento de vedação dinâmico entre o anel giratório e o eixo.
Vedações de foles de borrachaOs foles de vedação de borracha (consulte a figura 1.3.10) podem ser feitos com diferentes tipos de borracha, como NBR, EPDM e FKM, dependendo das condições operacionais. Dois princípios geométricos diferentes são usados para o desenho dos foles de borracha:
• Foles de rolo• Foles dobráveis.
31
32
Vedações de fole de metalEm uma vedação de selo mecânico comum, a mola produz a força de fechamento necessária para fechar as faces da vedação. Em uma vedação de fole de metal (figura 1.3.11) a mola foi substituída por fole de metal com uma força semelhante. O fole de metal atua tanto como uma vedação dinâmica entre o anel giratório e o eixo e como uma mola. O fole possui uma quantidade de ondulações que proporciona a eles o força desejada.
Vedações de cartuchoEm uma vedação de selo mecânico, todas as peças formam uma unidade compacta sobre a luva do eixo, pronta para ser instalada. A vedação de cartucho oferece muitos benefícios comparados às vedações de eixos mecânicas convencionais, figura 1.3.12.
Descarga
Em certas aplicações, é possível estender o desempenho da vedação de selo mecânico instalando uma descarga, consulte afigura 1.3.13. A descarga pode abaixar a temperatura da vedação de selo mecânico e impedir a formação de depósitos. A descarga pode ser instalada internamente ou externamente. A descarga interna é feita quando um fluxo pequeno do lado de descarga da bomba é desviado para a área da vedação. A descarga interna é usada principalmente para prevenir a geração extra de calor em aplicações de aquecimento. A descarga externa é feita por um líquido de limpeza e é usado para assegurar uma operação livre de problemas ao lidar com líquidos abrasivos ou sólidos que causam entupimento.
Fig. 1.3.11: : Vedação de fole com cartucho de metal
Vantagens e desvantagens da vedação de fole de cartucho de metal
Vantagens:Insensíveis a depósitos, como ferrugem e cal no eixo
Apropriada para líquidos quentes e aplicações de alta pressão
Baixa razão de balanceamento leva a baixa taxa de desgaste e consequentemente vida mais longa
Desvantagens: Falha por fadiga da vedação de selo mecânico pode ocorrer quando a bomba não está corretamente alinhada
Pode ocorrer fadiga como resultado de pressões ou temperaturas excessivas
Fig. 1.3.12: Vedação de cartucho
Vantagens da vedação de cartucho:
• Manutenção fácil e rápida
• O desenho protege as faces da vedação
• Mola pré-carregada
• Manipulação segura
Fig 1.3.13: Dispositivo de descarga de uma vedação de selo mecânico simples
Seção 1.3Retentoresdeeixosmecânicos
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Retentoresdeeixosmecânicosduplos
Os retentores de eixos mecânicos duplos são usadas quando a expectativa de vida de retentores de eixos mecânicos simples é insuficiente devido ao desgaste causado por sólidos ou pressões e temperaturas muito altas / baixas. Além disso, as vedações de selo mecânicos são usadas com líquidos tóxicos, agressivos e explosivos para proteger os arredores. Há dois tipos de retentores de eixos mecânicos duplos: A vedação de selo mecânico em tandem e a vedação dupla em um arranjo sequencial.
Vedação dupla em tandemEste tipo de vedação dupla consiste de retentores de eixos mecânicos montadas em tandem, que é uma atrás da outra, colocadas em uma câmara de vedação separada, consulte a figura 1.3.14.
O arranjo de vedação em tandem deve ser equipado com um sistema de liquido de resfriamento para •absorver vazamento•monitorar a taxa de vazamento•lubrificar e resfriar a vedação para prevenir congelamento•proteger contra funcionamento a seco •estabilizar o filme lubrificante•impedir a entrada de ar na bomba no caso de vácuo
A pressão do líquido de resfriamento deve sempre ser mais baixa que a pressão do líquido.
Tandem - circulaçãoCirculação do líquido de resfriamento via tanque sem pressão, consulte a figura 1.3.14. O líquido de resfriamento do tanque elevado é circulado pela ação do termossifão e/ou ação de bombeamento na vedação.
Tandem - terminalLíquido de resfriamento de um tanque elevado, consulte a figura 1.3.15. Não dissipação de calor do sistema.
Tandem - drenagemO líquido de resfriamento flui diretamente pela câmara de vedação para ser coletado para reuso, ou direcionado para drenagem, consulte a figura 1.3.16.
Fig. 1.3.16: Arranjo com vedação em tandem com líquido de resfriamento para drenagem
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Fig. 1.3.15: Arranjo de vedação em tandem com terminal de líquido de resfriamento
Fig. 1.3.14: Arranjo de vedação em tandem com circulação de liquido de resfriamento
1.3.4 Combinações de materiais da face da vedação
Apresentamos abaixo a descrição das combinações de materiais mais importantes usadas em retentores de eixos mecânicos para aplicações industriais: Carboneto de tungstênio/carboneto de tungstênio, carboneto de silício/carboneto de silício e carboneto de carbono/ tungstênio ou carboneto de carbono/silício.
Carboneto de tungstênio/carboneto de tungstênio(WC/WC)
Carboneto de tungstênio cementado cobre o tipo de metais duros que são baseados em uma fase do carboneto de tungstênio duro (WC) e geralmente uma fase de aglutinante metálico mais macio. O termo correto é carboneto de tungstênio cementado, entretanto, o termo abreviado para carboneto de tungstênio (WC) é usado para conveniência.WC com liga de cobalto (Co) é somente resistente à corrosão na água se a bomba incorporar base metal como ferro fundido.WC com liga de crômio-níquel-molibdênio é tem resistência à corrosão igual à EN 14401.WC sem ligas sinterizadas tem a resistência à corrosão mais elevada. Entretanto, a resistência à corrosão em líquidos, como hipoclorito não é tão alta. O par de materiais WC/WC possui as seguintes características:
•Extremamente resistente a desgaste•Muito robusto, resiste à manipulação bruta•Propriedades de funcionamento a seco deficientes. No caso de funcionamento a seco, a temperatura aumenta para várias centenas de graus Celsius em poucos minutos e consequentemente danifica os anéis de vedação.
Se determinada temperatura e pressão forem excedidas, a vedação pode gerar ruído. Ruído é uma indicação de condições operacionais deficientes que a longo prazo podem causar desgaste na vedação. Os limites de uso dependem do diâmetro e desenho da face da vedação.
Para uma combinação da face da vedação WC/WC, o período de tempo esperado para aparecimento de ruído pode durar de 3-4 semanas, embora tipicamente, não há ocorrência de ruído nos primeiros 3-4 dias.
Vedação dupla sequencialEste tipo de vedação é a solução ideal para manipular líquidos abrasivos, agressivos, explosivos que causariam desgaste, dano ou bloqueio em uma vedação de selo mecânico.
A vedação dupla sequencial consiste de duas vedações de eixos montadas em sequência em uma câmara de vedação separada, consulte a figura 1.3.17. Este tipo de vedação protege o ambiente ao redor e as pessoas que trabalham com a bomba.
A pressão na câmara de vedação dever 1-2 bares mais alta que a pressão da bomba. A pressão pode ser gerada por:
•Uma fonte de pressão separada existente. Muitas aplicações incorporam sistemas pressurizados.
•Uma bomba separada, por exemplo, bomba dosadora.
•
Fig. 1.3.17: Arranjo de vedação sequencial
Câmaradevedaçãocom barreira de pressão do líquido
Líquido bombeado
Barreira de pressão do líquido
Seção 1.3Retentoresdeeixosmecânicos
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Carboneto de silício/carboneto de silício(SiC/SiC)
Carboneto de silício/carboneto de silício (SiC/SiC) é uma alternativa para o WC/WC e é usada onde a resistência à corrosão mais elevada é necessária.
A combinação de materiais SiC/SiC possui as seguintes características:
•Material muito frágil que exige manipulação cuidadosa
•Extremamente resistente à água
•Resistência à corrosão extremamente boa. SiC (Q 1s, Q 1P e Q 1G ) corrosão difícil, independente do tipo de líquido bombeado. Entretanto, a exceção é água com condutividade deficiente, como água desmineralizada, que ataca as variantes SiC Q 1s e Q 1P, enquanto que Q 1G é resistente à corrosão neste líquido
•No geral, estas combinações de materiais possuem propriedades deficientes para funcionamento a seco. Entretanto, o material Q 1G / Q 1G material suporta um período de funcionamento a seco limitado por causa do conteúdo de grafite no material
Para finalidades diferentes, há diversas variantes de SiC/SiC:
Q 1s, SiC de granulação fina e sinterização direta
SiC de granulação fina de sinterização direta com uma pequena de poros minúsculos.
Por alguns anos, esta variante de SiC foi usada como material padrão para vedação selo mecânico. Os limites de pressão e temperatura são ligeiramente menores que aqueles do WC/WC.
Q 1P, SiC de granulação fina, sinterizado, poroso
É uma variante do SiC de sinterização densa. Esta variante de SiC possui poros fechados circulares grandes. O grau de porosidade é de 5-15% e o tamanho dos poros é 10-50 μm Ra. Os limites de pressão e temperatura excedem aqueles do
WC/WC.Consequentemente, em água quente Q 1P / Q 1P combinação gera menos ruído que a combinação WC/WC. Entretanto, o ruído de vedações de SiC poroso é esperado durante o período de desgaste de amaciamento de 3 a 4 dias.
Q 1G SiC auto-lubrificante, sinterizado
Variantes materiais SiC contendo lubrificantes secos estão disponíveis no mercado. A designação Q
1G
aplica-se ao material SiC, que é apropriado para uso em água destilada ou desmineralizada, como oposto aos materiais acima.
Os limites de pressão e temperatura de Q 1G / Q 1G são similares a do Q 1P / Q 1P.
Os lubrificantes secos, por exemplo grafite, reduzem o atrito no caso de funcionamento seco, que é de importância decisiva para a durabilidade de uma vedação durante o funcionamento a seco.
Características do carboneto de carbono/tungstênio ou carbono/silício
Vedações com uma face de carbono possuem as seguintes características:
•Material muito frágil que exige manipulação cuidadosa
•Desgaste por líquidos contendo partículas sólidas
•Boa resistência à corrosão
•Boas propriedades de funcionamento a seco (funcionamento a seco temporário)
•As propriedades auto-lubrificantes do carbono tornam a vedação apropriada para uso mesmo em condições de lubrificação insatisfatórias (alta temperatura) sem geração de ruído. Entretanto, estas condições causarão desgaste na face de carbono da vedação levando à redução da vida útil. O desgaste depende da pressão, temperatura, diâmetro líquido e desenho da vedação. Velocidades básicas reduzem a lubrificação entre as faces da vedação; como resultado, pode se esperar aumento de desgaste. Entretanto, normalmente este não é o caso porque a distância que as faces da vedação têm para se mover é reduzida.
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•Carbono impregnado de metal (A) oferece resistência à corrosão limitada, mas resistência mecânica melhorada, condutividade de calor e desse modo, redução do desgaste
•Com resistência mecânica reduzida, mas maior resistência à corrosão, carbono impregnado de resina sintética (B) cobre um campo amplo de aplicações. O carbono impregnado de resina sintética é aprovado para água potável •O uso de carbono/SiC para aplicações com água quente pode causar bastante desgaste no SiC, dependendo da qualidade do carbono e da água. Este tipo de desgaste se aplica ao Q1S/carbono. O uso de Q1P, Q 1G ou carbono/ WC causa muito menos desgaste. Assim, carbono/ WC, carbono/Q1P ou carbono/Q1G para sistemas de água quente
1.3.5 Fatores que afetam o desempenho da vedação
Como mencionado anteriormente, nenhuma vedação é totalmente pressionada. Nas próximas páginas, apresentaremos os fatores que têm impacto sobre o desempenho da vedação: Consumo de energia, ruído e vazamento. Estes fatores serão apresentados individualmente. Entretanto, é importante destacar que eles estão intimamente relacionados e assim sendo, devem ser considerados como um todo.
Consumo de energia
Não é novidade que a vedação precisa de energia para girar. Os seguintes fatores contribuem para o consume de energia, que é a perda de energia de uma vedação de selo mecânico:
•Ação centrífuga de bombeamento das peças giratórias. O consume de energia aumenta dramaticamente com a velocidade da rotação (para a terceira energia).
•Atrito da face da vedação. O atrito entre as duas faces da vedação consiste de – atrito no filme de do líquido fino – atrito devido aos pontos de contato entre as faces da vedação.
O nível de consumo de energia depende do desenho da vedação, condições de lubrificação e materiais da face da vedação.
A figura 1.3.18 é um exemplo típico de consumo de energia de uma vedação de selo mecânico. A figura mostra que o atrito de até 3600 rpm é o motivo principal do consumo de energia da vedação de selo mecânico. O consumo de energia é, principalmente em relação às caixas de espanque, um problema importante. Como se observar no exemplo, substituir uma caixa de empanque por uma vedação de selo mecânico leva a uma economia de energia considerável, consulte a figura 1.3.19.
Velocidade (rpm)0
0
50
100
150
200
250
2000 4000 6000 8000 10000 12000
Perda de energia (W)
3600
Ação de bombeamento
Atrito
Fig. 1.3.18: Consumo de energia de uma vedação de selo mecânico de 12 mm
Velocidade (rpm)0
0
50
100
150
200
250
2000 4000 6000 8000 10000 12000
Perda de energia (W)
3600
Ação de bombeamento
Atrito
Seção 1.3Retentoresdeeixosmecânicos
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Bar
25
20
15
10
5
010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 °C
Ruído
Faixa de operação
Velocidade 3000 rpm
Velocidade 1800 rpm
Velocidade 1200 rpm
Velocidade 600 rpm
Fig. 1.3.20: Relação entre faixa de operação e velocidade
Bar
25
20
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010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 °C
Ruído
Faixa de operação
Velocidade 3000 rpm
Velocidade 1800 rpm
Velocidade 1200 rpm
Velocidade 600 rpm
Ruído
A escolha dos materiais da face da vedação é decisiva para o funcionamento e vida da vedação de selo mecânico. A geração de ruído é resultado das condições de lubrificação deficientes em vedações que manipulam líquidos de baixa viscosidade. A viscosidade da água diminui com o aumento da temperatura. Isto significa que as condições de lubrificação diminuem conforme a temperatura aumenta. Se o líquido bombeado atinge ou excede a temperatura de ebulição, o líquido na parte da face da vedação evapora, que resulta em um diminuição adicional nas condições de lubrificação. Uma redução na velocidade tem o mesmo efeito, consulte a figura 1.3.20.
Vazamento
Inversamente, menos vazamento significa piores condições de lubrificação e aumento de atrito. Na prática, a quantidade de vazamento de perda de energia que ocorre nas vedações de selo mecânicos pode variar. O motivo é que o vazamento depende de fatores que são impossíveis de quantificar teoricamente por causa do tipo das faces da vedação, tipo de líquido, mola, carga,etc. Portanto, a figura 1.3.21 deve ser entendida como uma orientação.
Para a leitura correta da curva da taxa de vazamento (figura 1.3.21), é necessário seguir os quatro passos abaixo:
Passo1: Ler a pressão – neste caso 5 bares
Passo2: Vedação não balanceada de 30 mm
Passo3: Velocidade 3000 rpm
Passo4: Taxa de vazamento 0,06 ml/h
Fig. 1.3.21: Taxas de vazamento
Fig. 1.3.19: Caixa de empanque versus vedação de selo mecânico
Bomba padrão 50 mLC; eixo 50 mm e 29OO rpm
Consumo de energiaCaixa de empanque 2.0 kWh
Ved. selo mecânico 0.3 kWh
VazamentoCaixa empanque 3.0 l/h (quando montada corretamente)
Ved. selo mecânico 0.8 ml/h
Capítulo 1. Desenho de bombas e motores
Seção 1.4: Motores
1.4.1 Normas1.4.2 Partida no motor1.4.3 Tensão de alimentação1.4.4 Conversor de frequência1.4.5 Proteção do motor
Motores são usados em muitas aplicações ao redor do mundo. A finalidade de um motor elétrico é criar rotação, ou seja, converter energia elétrica em energia mecânica. As bombas funcionam com energia mecânica que é fornecida por motores elétricos.
1.4.1Padrões
NEMAA National Electrical Manufacturers Association (NEMA) estabelece padrões para uma ampla gama de produtos elétricos, incluindo motores. A NEMA está principalmente associada a motores usados na América do Norte. Os padrões representam as práticas industriais gerais e são apoiados pelos fabricantes de equipamentos elétricos. Os padrões podem ser encontrados na Publicação de Padrões da NEMA No. MG1. Alguns motores grandes podem não se encaixar nas padrões da NEMA.
Diretrizesemétodosdeproteção–motoresEx
IECA International Electrotechnical Commission (IEC) estabelece padrões para motores usados em muitos países do mundo. O padrão IEC 60034 contém os práticas elétricas recomendadas que foram desenvolvidos pelos países participantes da IEC.
Fig. 1.4.1: Motor elétrico
Fig. 1.4.2: Padrões NEMA e IEC
Seção 1.4 Motores
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ATEX (ATmosphère EXplosible) refere-se a duas diretrizes européias sobre risco de explosão dentro de áreas diferentes. A diretriz ATEX envolve equipamento elétrico, mecânico, hidráulico e pneumático. Quanto ao equipamento mecânico, os requisitos de segurança na diretriz ATEX asseguram que os componentes de bombas, como vedações de eixos e rolamentos não aquecem e inflamam gás e poeira. A primeira diretriz ATEX (94/9/ EC) trata de requisitos para equipamentos para uso em áreas com risco de explosão. O fabricante deve satisfazer os requisitos e classificar seus produtos em categorias. A segunda diretriz ATEX (99/92/EC) trata dos requisitos mínimos de segurança e saúde que o usuário deve satisfazer, ao trabalhar em áreas com risco de explosão. Diferentes técnicas são usadas para prevenir que o equipamento elétrico se torne uma fonte de ignição. No caso de motores elétricos, os tipos de proteção d (à prova de fogo), e (segurança aumentada) e nA (sem faíscas) são aplicados em relação a gás e DIP (a prova de ignição por poeira) é aplicado em relação à poeira..
Motores a prova de fogoproteçãotipoEExd(de) Em primeiro lugar, motores a prova de fogo EExd (tipo de) são equipamentos de categoria 2G para uso na zona 1. A carcaça do estator e as flanges isolam as peças do motor a prova de fogo que podem incendiar em uma atmosfera potencialmente explosiva. Devido ao isolamento, o motor é capaz de suportar a pressão que acompanha a explosão de uma mistura explosiva dentro do motor. A propagação da explosão para a atmosfera ao redor do isolamento é assim evitada, pois a explosão é resfriada através das passagens de chamas. O tamanho das passagens é definido na norma EN 50018. A temperatura da superfície do isolamento a prova de fogo deve estar sempre de acordo com as classes de temperatura.
Motores de segurança aumentadaproteçãotipoEEx(e)Motores de segurança aumentada (tipo e) são equipamentos categoria 2G para uso na zona 1. Estes motores não são a prova de fogo e não construídos para suportar uma explosão interna. A construção deste motor é baseada na segurança contra
Usuário Fabricante
Zonas:Gás (G): 0, 1 e 2Poeira (D): 20, 21 e 22
Risco
Menor
Risco
Potencial
Risco
Constante
Equipamento Categoria 3(3G/3D)
Equipamento Categoria 2(2G/2D)
Equipamento Categoria 1(1G/1D)
Zona: 0 ou 20
Zona: 1 ou 21
Zona: 1 ou 21
Zona: 2 ou 22
Zona: 2 ou 22
Fig 1.4.4: A explosão ocorre dentro do motor e levado para fora do motor pelas passagens de chamas. A classificação da temperatura para motores à prova de fogo é válida para superfícies externas.
Fig 1.4.3: : A ligação entre as zonas e categorias de equipamentos é um requisito mínimo Se as regras nacionais forem mais rígidas, elas são aquelas que devem ser seguidas.
Fig 1.4.5: Para maior segurança, não pode ocorrer faíscas nos motores EExe. A classificação da temperatura cobre as superfícies internas e externas.
Fig 1.4.6: Com motores sem faísca ExnA, provavelmente não ocorre ignição.
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possíveis temperaturas excessivas e ocorrência de faíscas e arcos durante a operação normal e quando um erro previsível ocorre. A classificação de temperatura para segurança aumentada dos motores é válida tanto para superfície interna quanto externa, e portanto é importante observar a temperatura de enrolamento do estator.
Motoresantifaíscas–proteçãotipoEx(nA)Motores antifaíscas (tipo nA) são equipamento categoria 3G para uso em zona 2. Esses motores não podem de maneira alguma inflamar uma atmosfera potencialmente explosiva em operação normal ver figura 1.4.6.
ProvadePoeiraInflamável(DIP)Dois tipos de motores de Prova de Poeira Inflamável existem: 2D/categoria 2 equipamentos e 3D/categoria 3 equipamentos.
2D/categoria 2 equipamentosDe modo a evitar que a eletricidade estática cause ignição, a ventoinha de arrefecimento numa categoria de motor 2 DIP para uso em zona 21 (área com perigo potencial de explosão) é feito de metal. Da mesma forma, para minimizar o risco de ignição, o terminal de terra externo está sujeito a exigências de construção mais severas. A temperatura externa da superfície do recinto é a que está indicada na placa do motor e corresponde ao desempenho de funcionamento durante as piores condições permitidas para o motor. Motores para uso na zona 21 (área com perigo potencial de explosão) tem que ser protegido IP65, que é completamente protegido contra poeira.
3D/categoria 3 equipamentos
Tipo de proteção
CódigoPadrões Uso em A TEX
categoria/Zona
TPrincipio AplicaçãoCENELEC
ENIEC
60079
Requisitosgerais
- 50014 - 0 - Requisitos elétricos básicos Todos equipamentos
Imersão Óleo o 50015 - 6Categoria 2Zona 1
Componentes elétricos imersos em óleo excluindo atmosfera explosiva de ignição Transformadores
Pressurizador p 50016 - 2Categoria 2Zona 1
Equipamento do receptáculo é purgado para remover atmosfera explosiva e pressurizado para evitar o ingresso da atmosfera circundante
Comutação e gabinetes de controle, motores graneds
Preenchido pó q 50017 - 5Categoria 2Zona 1
Partes elétricas são circundadas com pó por ex. quartzo para evitar contato com atmosfera explosiva
Aparelhos elétricos, ex. capacitores, fusíveis.
À prova de fogo d 50018 - 1Categoria 2Zona 1
Equipamento elétrico do receptáculo o qual, se há uma explosão interna não in�amará a atmosfera circundante
Maior segurança
e 50019 - 7Métodos adicionais são usados para eliminar arcos, fagulhas, e superfície quente capaz de in�amar atmosfera in�amável
Segurança Intrínseca
ia
ib
50020
50020
- 11
- 11
Categoria 1Zona 0
Categoria 2Zona 1
Energia elétrica em no equipamento está limitada de modo que os circuitos não podem in�amar uma atmosfera por faíscas ou aquecimento
Equipamento de medida e controle, por ex. sensores, instrumentação
Encapsulamento m 50028 - 18Categoria 2Zona 1
Componentes elétricos incorporados em material aprovado para evitar contato com atmosfera explosiva
Aparelhos de medida e controle, válvulas solenoides
Tipo de proteçãoprotec
nA 50021 - 15Categoria 3Zona 2 Sem formação de arco e sem faísca
Nota: Grupo II Atmosferas Pó são cobertas pela CENELEC EN 50281-1 E EN 50281-2
Motores CA, painéis de controle, equipamentos de iluminação
Categoria 2Zona 1
Motores CA, terminais e cx. de conexão, equip. de iluminação, motores tipo gaiola de esquilo
Motores CA, caixas terminais, aparelhos de iluminação
Fig 1.4.7: Padrões e métodos de proteção
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Seção 1.4 Motores
A temperatura indicada na categoria 3 motor DIP para uso em zona 22 (áreas com menos perigo de explosão) corresponde ao desempenhos de funcionamento sob as piores condições permitidas para aquele motor especifico. Um motor para uso em zona 22 tem que ser protegido IP 55, que é protegido contra poeira. A proteção IP é a única diferença entre equipamento categoria 2D e equipamento categoria 3D.
Montagem(MontagemInternacional–IM)
Existem três modos diferentes de montagem: motor de montagem em pedestal, motor com flange de fixação com flange de orifício livre (FF) e motor com flange de fixação com flange de orifício roscados (FT). A figura 1.4.8 mostra as diferentes formas de montagem de um motor e as normas que se aplicam para as fixações. A montagem de motores é estabelecida de acordo com os seguintes padrões:
•IEC 60034-7 Código I, ou seja. designação IM seguida pelo código DIN 42590 anteriormente usado
•IEC 60034-7, Código II
Classe de proteção(ProteçãocontraaEntrada–IP)
A classe de proteção determina os graus de proteção do motor contra a entrada de objetos sólidos e água. A classe de proteção é determinada por meio de duas letras IP seguidas por dois dígitos, por exemplo IP55. O primeiro dígito corresponde a proteção contra contato e entrada de objetos sólidos e o segundo digito a proteção contra a entrada de água, ver figura 1.4.9.
Furos de drenagem permitem a fuga de água que possa ter entrado no estator, por exemplo, por condensação.Quando o motor está instalado num ambiente úmido, o furo da drenagem inferior deve ser aberto. Abrir o furo de drenagem muda de classe da caixa do motor de IP55 para IP44.
Fig 1.4.9: A classe de proteção é determinada por meio de dois dígitos IP seguidos por duas letras; por exemplo IP55
IM B3
IM 1001
IM B5
IM 3001
IM V1
IM 3011
IM B14
IM 3601
IM V18
IM 3611
Fig 1.4.8: Diferentes tipos de montagem
Motor de montagem em pedestal
Motor com flange de fixaçãocomflange de orifício livre
Motor com flange de fixaçãocom flange de orifício roscados
IM B35
IM 2001
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