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Um projeto interdisciplinar sobre análise de vibrações em bombas centrífugas, abordando definições e identificação de seus principais elementos, tipos de rotores, princípios de funcionamento, problemas relacionados e desbalanceamento. O documento inclui um estudo de caso e referências a literatura.
Tipologia: Slides
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Tópicos da apresentaçãoTópicos da apresentação
**2. Resumo
Este trabalho teve por objetivo explorar os conceitos físicos que auxiliam na
compreensão da análise dos efeitos vibratórios em sistemas rotativos de máquinas.
A extensão dos efeitos vibratórios, embora tenha sido conceituado de forma
introdutória, em função da complexidade do tema, proporcionou assimilação de
algumas causas responsáveis pelo desbalanceamento em rotores de bombas
centrífugas.
**3. Conceituação teórica dos efeitos físicos
Quando o assunto é rotação, não
podemos deixar de pensar na relação
do movimento circular.
Aceleração centrípeta:
Velocidade angular:
Força centrípeta:
Período de revolução:
Tempo gasto que o movimento leva para
executar 01 volta completa (360°).
Freqüência:
Quantidade de voltas executadas por
um determinado tempo.
“A freqüência é o equivalente ao inverso
do período de revolução”
**3. Conceituação teórica dos efeitos físicos
Superposição de onda ou ressonância:
Ocorre quando a freqüência natural de
vibração de um sistema, coincide com a
freqüência da fonte externa.
Freqüência natural
Freqüência externa
Ressonância:
Amplitude da onda
**4. Definição e identificação dos principais elementos de bomba centrífuga
Partes fixas:
Carcaça: acondiciona e direciona o
fluído para a tubulação.
Voluta: têm a finalidade de aumentar
a área no ponto de descarga do
fluído.
Partes móveis:
Eixo: responsável por transmitir a
força motriz ao qual está acoplado o
rotor.
Rotor: impulsiona o fluído e
transforma a energia cinética
**4. Definição e identificação dos principais elementos de bomba centrífuga
Semi-axial:
O semi-axial (fluxo misto) ou semi-aberto possui uma parede no rotor
e é recomendado para fluídos sujos, aqueles que possuem partículas
em suspensão.
**5. Tipos de rotores ou impelidores
Radial:
O rotor radial ou fechado é mais adequado para fluídos sem partículas
em suspensão para evitar risco de obstrução na palheta.
Axial:
O axial ou aberto tende a ter melhor escoamento para fluídos viscosos
e também para aqueles que possuem sólidos em suspensão. Este tipo
de rotor sofre mais desgaste na palheta.
**6. Princípio de funcionamento das bombas
Escorva:
Tem por objetivo substituir o ar que fica no interior da região de sucção por fluído.
Motor:
Ao ligar o motor a bomba gera uma energia motriz que movimenta o rotor, através do eixo.
Rotor:
O fluído é encaminhado por toda extensão do canal da palheta até atingir a região periférica, que também
é conhecida como zona de alta pressão.
Voluta:
Possui uma área transversal maior e isso faz com que a velocidade do fluído diminua na descarga,
causando uma desaceleração, permitindo que a energia cinética seja convertida em energia potencial.
A bomba gera um ∆P, onde a pressão de sucção é menor que pressão produzida na descarga; e o
aumento de vazão é compensado pelo aumento de área na região da voluta (cônica), permitindo que a
velocidade de escoamento do fluído seja estável na maioria dos casos.
**7. Problemas relacionados às bombas
Falhas elétricas:
Representa o menor dano.
Falhas mecânicas:
Tendem a serem sistemáticas devido à existência
de diversos elementos fixos e móveis que
interagem entre si.
Falhas hidráulicas:
Ocorrem com maior freqüência se comparando as
do tipo elétrico e mecânico. Se os defeitos não
forem analisados corretamente e tratados com
rigor, estes podem ampliar a magnitude do dano,
podendo ainda induzir as falhas elétricas e
mecânicas.
Possíveis causas de vibrações em bombas:
Desbalanceamento do rotor,
Desalinhamento do acoplamento,
Cavitação,
Rotor obstruído,
Eixo empenado,
Folgas excessivas,
Lubrificação deficiente,
Rolamento danificado,
Mancal de rolamento com desgaste,
Atrito entre os elementos fixos e móveis,
Tubulação próxima à bomba não apoiada
corretamente em suportes,
Fundação e chumbador mal dimensionado,
Vazão abaixo do fluxo mínimo estável (recirculação
interna).
**8. Desbalanceamento
É a condição onde há desequilíbrio na
distribuição de massa.
O desbalanceamento pode ser:
O estático ocorre quando o eixo de
rotação do rotor é deslocado em relação
ao eixo de inércia, neste caso, a massa
do rotor não se encontra perfeitamente
distribuída ao redor do eixo de inércia.
Se os eixos estão paralelos, significa dizer que
o desbalanceamento está em um único plano.
Quando essa massa, faz com que o
distanciamento do centro de gravidade atenue
em função da força radial, que têm a mesma
proporção em módulo da força causadora do
desvio, mas em direção contrária.
**8. Desbalanceamento
O desbalanceamento dinâmico é a
combinação do estático e conjugado, e
ocorre em dois planos. Desta forma o
deslocamento dos eixos se manifesta em
mais de uma coordenada do plano
cartesiano e não são paralelos.
O centro da gravidade pode ou não intersectar
o eixo de rotação.
A atribuição da massa como fator de correção
neste tipo de desbalanceamento é igual aos
demais, devendo ser aplicado nos planos
perpendiculares ao eixo de rotação.
Os efeitos da vibração por desbalanceamento
dependendo da sua magnitude pode gerar
danos severos em máquinas rotativas.
**9. Estudo de caso
Empresa:
WHB Fundição.
Equipamento:
Exaustor industrial centrífugo.
Função:
Insuflar o ar em grandes áreas, nas
quais são exigidos grandes volumes
de ar e pressão baixa.
Fluxograma do processo:
