Bomba de água submersível de fluxo axial

As bombas de água submersíveis de fluxo axial são amplamente utilizadas em sistemas de irrigação, controlo de cheias, circulação de água de refrigeração em centrais elétricas e instalações de tratamento de águas residuais. A compreensão do princípio de funcionamento das bombas de água submersíveis de fluxo axial é crucial para os engenheiros, técnicos e operadores envolvidos em sistemas de manuseamento de fluidos.

Folha de informação de parâmetros

Elevação gerada pelo impulsor 

O principal princípio de funcionamento de uma bomba de água submersível de fluxo axial baseia-se no conceito de geração de sustentação, semelhante à forma como uma asa de avião produz sustentação no ar. À medida que o impulsor gira dentro do fluido, cria uma diferença de pressão entre as superfícies superior e inferior das suas pás. Este diferencial de pressão resulta numa força de elevação que impulsiona o fluido axialmente através da bomba.

As pás do impulsor são concebidas com um formato e ângulo de ataque específicos para otimizar esta geração de sustentação. À medida que o impulsor gira, o fluido é acelerado e guiado ao longo do veio da bomba. O movimento rotacional do impulsor transmite componentes de velocidade axial e tangencial ao fluido. A componente axial é responsável pela ação de bombagem, enquanto a componente tangencial é normalmente convertida em energia de pressão adicional pelos componentes estacionários da bomba.

A eficiência deste mecanismo de bombagem baseado na elevação depende de vários fatores, incluindo o design do impulsor, a velocidade de rotação e as propriedades do fluido. Ao controlar cuidadosamente estes parâmetros, as bombas de água submersíveis de fluxo axial podem atingir elevadas taxas de fluxo com uma entrada de energia relativamente baixa, tornando-as ideais para aplicações que exijam a movimentação de grandes volumes de fluido.

Função do impulsor

O impulsor é o coração de uma bomba de água submersível de fluxo axial e desempenha um papel crucial no processo de conversão de energia. À medida que o motor principal (normalmente um motor elétrico ou um motor) faz girar o impulsor, transfere energia mecânica para o fluido. Esta energia é convertida em duas formas: energia de pressão e energia cinética.

As pás do impulsor são concebidas com uma secção transversal semelhante à de um aerofólio, semelhante às asas de um avião. À medida que o fluido flui sobre estas pás em forma de aerofólio, experimenta uma diferença de pressão entre as superfícies superior e inferior. Este diferencial de pressão cria sustentação, que impulsiona o fluido axialmente através da bomba.

A energia cinética transmitida ao fluido manifesta-se como um aumento da velocidade nas direções axial e tangencial. A componente da velocidade axial contribui diretamente para o caudal da bomba, enquanto a componente tangencial é frequentemente considerada uma perda que necessita de ser minimizada ou recuperada.

A eficiência do impulsor na conversão de energia mecânica em energia fluida depende de vários fatores, entre os quais:

1. Geometria da lâmina (ângulo, curvatura e espessura)

2. Número de lâminas

3. Diâmetro do impulsor

4. Velocidade de rotação

5. Propriedades do fluido (viscosidade, densidade)

Os engenheiros otimizam estes parâmetros para alcançar o desempenho desejado da bomba e, ao mesmo tempo, minimizar as perdas de energia e os riscos de cavitação.

A função da palheta guia

Depois de o fluido passar pelo impulsor, tem componentes de velocidade axial e rotacional. As palhetas guia, também conhecidas como pás do estator ou palhetas difusoras, desempenham um papel crítico na otimização da eficiência global da bomba de água submersível de fluxo axial, abordando este fluxo rotacional.

As principais funções das palhetas guia são:

1. Endireitamento do fluxo: As palhetas guia redirecionam o fluido em espiral que sai do impulsor para uma direção mais axial. Este endireitamento do fluxo reduz as perdas de energia associadas ao fluxo turbulento e melhora a eficiência hidráulica da bomba de água submersível de fluxo axial.

2. Conversão de energia: À medida que o fluido passa pelas palhetas-guia, uma parte da sua energia cinética (principalmente a componente rotacional) é convertida em energia de pressão. Este processo de conversão é conseguido através do design cuidadoso da geometria da palheta-guia, que atua efetivamente como um difusor.

3. Recuperação da pressão: Ao abrandar o fluido e expandir a área de escoamento, as palhetas guia ajudam a recuperar a pressão que, de outra forma, seria perdida. Esta recuperação de pressão contribui para a altura manométrica global gerada pela bomba.

4. Estabilidade do escoamento: As palhetas guia bem concebidas podem ajudar a estabilizar o escoamento dentro da bomba, reduzindo a turbulência e melhorando o desempenho global da bomba.

A eficácia das palhetas guia na execução destas funções depende do seu design, incluindo fatores como o número de palhetas, a sua forma, ângulo e espaçamento. O alinhamento adequado entre o impulsor e as palhetas guia é também crucial para um desempenho ideal.

Características de desempenho

Para garantir o funcionamento seguro e eficiente das bombas de água submersíveis de fluxo axial, os operadores devem:

1. Evite o funcionamento prolongado na região instável de baixo caudal

2. Ligue sempre a bomba com a válvula de descarga aberta

3. Monitorize o desempenho da bomba e as condições do sistema para manter o funcionamento próximo do ponto projetado

4. Implementar estratégias de controlo adequadas, como acionamentos de velocidade variável, para acomodar as diversas exigências do sistema, mantendo ao mesmo tempo uma operação eficiente