Slurry pump basic 2012 ed1_pt

Bombas de Polpa - Básico
Diretrizes Básicas para o Bombeamento de Polpas
Apresentando o Software para o Dimensionamento de Bombas - Metso PumpDim™ para Windows™

Uma publicação da
Metso Minerals (Sweden) AB
S-733 25 Sala, Sweden
Telephone +46 224 570 00
Telefax +46 224 169 50

Índice
HISTÓRICO 1
INTRODUÇÃO 2
DEFINIÇÕES BÁSICAS 3
MECÂNICA 4
componentEs 5
PROTEÇÃO AO DESGASTE 6
SELAGENS 7
EIXO E MANCAIS 8
ACIONAMENTO 9
DESEMPENHO HIDRÁULICO 10
SISTEMAS 11
PONTO DE MELHOR EFICIÊNCIA (BEP - Best Efficiency Point) 12
NOMENCLATURA E CARACTERÍSTICAS 13
DESCRIÇÕES TÉCNICAS 14
GUIA DE APLICAÇÃO 15
DIMENSIONAMENTO 16
INTRODUÇÃO AO SOFTWARE METSO MINERALS PumpDim™ 17
MISCELÂNEAS 18
TABELAS DE RESISTÊNCIA QUÍMICA 19
NOTAS 20
Índice
BOMBAS DE POLPA

Índice
1. HISTÓRICO
Bombas de Polpa - Histórico.......................................................................................................1-1
Bombas de Polpa Horizontais.....................................................................................................1-2
Bombas de Espuma Verticais......................................................................................................1-2
Bombas Verticais de Poço e de Tanque...................................................................................1-3
2. INTRODUÇÃO
Transporte hidráulico de sólidos..............................................................................................................2-5
Quais tipos de sólidos?.................................................................................................................................2-5
Quais tipos de líquidos?...............................................................................................................................2-5
Definição de polpa.........................................................................................................................................2-5
Quais são as limitações de vazão?............................................................................................................2-6
Quais são as limitações em relação aos sólidos?................................................................................2-6
Bombas de Polpa como conceito de mercado....................................................................................2-6
3.DEFINIÇÕES BÁSICAS
Por que Bombas de Polpa?.........................................................................................................................3-9
Bomba de Polpa - nome conforme o serviço.......................................................................................3-9
Bomba de Polpa - nome conforme a aplicação..................................................................................3-9
Bomba de Polpa - Seca ou Semi-seca?................................................................................................3-10
Bomba de Polpa e condições de desgaste........................................................................................3-12
4. MECÂNICA
Componentes básicos...............................................................................................................................4-15
Projetos básicos...........................................................................................................................................4-15
5. BOMBA DE POLPA - COMPONENTES
Rotor / Carcaça.............................................................................................................................................5-17
Rotor de bomba e carcaça - os principais componentes de todas as Bombas de Polpa..5-17
O rotor da Bomba de Polpa.....................................................................................................................5-18
Vane do rotor - desenhos.........................................................................................................................5-19
Quantidade de vanes do rotor?.............................................................................................................5-19
Rotor semi-aberto ou fechado?.............................................................................................................5-20
Rotores fechados.........................................................................................................................................5-20
Rotores semi-abertos.................................................................................................................................5-20
Rotores Vórtex / rotores de vazão induzido.......................................................................................5-21
Regras básicas..............................................................................................................................................5-21
Diâmetro do rotor.......................................................................................................................................5-21
Largura do rotor...........................................................................................................................................5-22
Limitações de geometria e por quê?....................................................................................................5-23
A carcaça da Bomba de Polpa.................................................................................................................5-23
Coletor em voluta ou concêntrico?......................................................................................................5-24
Carcaças bipartidas ou sólidas?.... ........................................................................................................5-24

Índice
6. PROTEÇÃO AO DESGASTE
Abrasão...........................................................................................................................................................6-27
Erosão..............................................................................................................................................................6-28
Efeito da erosão sobre componentes de bombas...........................................................................6-29
Proteção ao desgaste - quais são as opções?....................................................................................6-30
Seleção de materiais de desgaste.........................................................................................................6-31
Efeito do tamanho de partícula sobre a seleção do material......................................................6-32
Selecão de material de desgaste - Metais..........................................................................................6-33
Selecão de material de desgaste - Elastômeros...............................................................................6-33
As famílias de elastômeros......................................................................................................................6-34
Revestimentos cerâmicos.........................................................................................................................6-35
7. SELAGENS
Parâmetros críticos para a escolha de selagens...............................................................................7-37
Função básica da selagem de eixo........................................................................................................7-38
Tipo de vazamento.....................................................................................................................................7-38
Localização e tipos de selagens.............................................................................................................7-38
Selagens com lavagem de descarga (flushing)................................................................................7-39
Selagens sem lavagem de descarga (sem‘flushing’)......................................................................7-40
Selagens centrífugas..................................................................................................................................7-41
Limitações das selagens centrífugas....................................................................................................7-40
Selagens mecânicas...................................................................................................................................7-41
Bombas de Polpa sem selagem - projetos verticais.......................................................................7-43
8. EIXOS E ROLAMENTOS (MANCAIS)
Tipos de transmissões...............................................................................................................................8-45
Eixos de bombas e o fator SFF (Fator de Flexibilidade de Eixo)..................................................8-45
Informações básicas sobre mancais.....................................................................................................8-46
Vida L10..........................................................................................................................................................8-46
Configurações de mancais.......................................................................................................................8-46
Rolamentos e conjuntos de rolamentos (mancais).........................................................................8-46
Escolha de mancais.....................................................................................................................................8-47
9. ACIONAMENTOS PARA BOMBAS DE POLPA
Acionamentos indiretos............................................................................................................................9-49
Acionamentos diretos...............................................................................................................................9-50
Comentários sobre arranjos de acionamentos................................................................................9-50
Transmissões por correia em V (acionamentos de velocidade fixa).........................................9-51
Transmissões por correia em V - limitações.......................................................................................9-51
Acionamentos de velocidade variável.................................................................................................9-52
Acionamentos com ”motor a combustão”.........................................................................................9-52

Índice
10. DESEMPENHO HIDRÁULICO
Desempenho hidráulico.........................................................................................................................10-55
Curvas de bombeamento......................................................................................................................10-56
Desempenho hidráulico - que curvas são necessárias?..............................................................10-57
Curvas H/Q - as leis de afinidade das bombas................................................................................10-58
Efeitos da polpa no desempenho da bomba..................................................................................10-59
Desempenho de bombas com polpas que sedimentam...........................................................10-60
Desempenho de bombas com polpas que não sedimentam (polpas viscosas)................10-61
Tabela de correção de desempenho..................................................................................................10-62
Altura manométrica e pressão.............................................................................................................10-63
Condições hidráulicas no lado da sucção........................................................................................10-64
Altura Líquida de Sucção Positiva (NPSH)........................................................................................10-64
Pressão de vapor e cavitação................................................................................................................10-64
NPSH - cálculos...........................................................................................................................................10-66
Bombas que operam com elevação da sucção..............................................................................10-69
Preparação de Bombas de Polpa.........................................................................................................10-69
Bombeamento de Espuma....................................................................................................................10-71
Dimensonamento de bombas horizontais para espuma...........................................................10-72
Bombas de Polpa Verticais - a escolha ótima para bombeamento de espuma.................10-73
A bomba VF - projetada para o bombeamento de espuma......................................................10-74
11. SISTEMAS DE BOMBAS DE POLPA
Geral...............................................................................................................................................................11-77
O sistema de tubulação..........................................................................................................................11-78
Perdas de carga..........................................................................................................................................11-79
Tubulações retas........................................................................................................................................11-79
Perdas de carga - conexões (fittings).................................................................................................11-79
TEL - Comprimento Equivalente Total...............................................................................................11-79
Velocidades e perdas de carga - Tabela de Cálculo.......................................................................11-80
Válvulas, conexões, perdas de altura manométrica......................................................................11-81
Efeitos da polpa sobre as perdas de carga.......................................................................................11-82
Perdas de carga - polpas sedimentadoras.......................................................................................11-82
Perdas de carga - polpas não-sedimentadoras..............................................................................11-83
Arranjos de Poço........................................................................................................................................11-84
Instalações com várias bombas...........................................................................................................11-86
Bombas em série.......................................................................................................................................11-86
Bombas em paralelo................................................................................................................................11-86
Conceitos básicos sobre viscosidade.................................................................................................11-87
Viscosidade aparente...............................................................................................................................11-88
Outros fluídos não-Newtonianos........................................................................................................11-89
12. PONTO DE MELHOR EFICIÊNCIA (BEP - BEST EFFICIENCY POINT)
Efeito hidráulico da operação no ponto de eficiência.................................................................12-91
Carga radial..................................................................................................................................................12-92

Índice
Carga axial....................................................................................................................................................12-93
Os efeitos da deflexão do eixo..............................................................................................................12-93
BEP - Resumo..............................................................................................................................................12-94
13. NOMENCLATURAS E CARACTERÍSTICAS
Programa de Bomba de Polpa Metso Minerals..............................................................................13-95
Nomenclatura.............................................................................................................................................13-95
Bombas para serviços altamente abrasivos.....................................................................................13-96
Bombas para serviços abrasivos..........................................................................................................13-97
Bombas verticais........................................................................................................................................13-98
Selagem de Polpa......................................................................................................................................13-99
14. DESCRIÇÕES TÉCNICAS
Geral............................................................................................................................................................14-101
Bomba de Polpa tipo XM.....................................................................................................................14-106
Bomba de dragagem tipo Thomas Simplicity.............................................................................14-108
Bomba de Polpa tipo Vasa HD e XR.................................................................................................14-110
Bomba de Polpa tipo HR e HM..........................................................................................................14-112
Bomba de Polpa tipo MR e MM.........................................................................................................14-114
Bomba de Polpa tipo VT......................................................................................................................14-116
Bomba de Polpa tipo VF.......................................................................................................................14-118
Bomba de Polpa tipo VS.......................................................................................................................14-120
Bomba de Polpa tipo VSHM - VSMM...............................................................................................14-123
Configurações modulares de estrutura e via úmida.................................................................14-126
Selagem de Polpa...................................................................................................................................14-127
Bomba de Polpa tipo STGVA..............................................................................................................14-129
Bomba de Polpa tipo STHM................................................................................................................14-132
15. GUIA DE APLICAÇÃO
Seleção por serviço ou por aplicação industrial.........................................................................15-135
Seleção por serviço................................................................................................................................15-135
Como bombear.......................................................................................................................................15-136
Como alimentar......................................................................................................................................15-136
Seleção por sólidos................................................................................................................................15-137
Partículas grossas...................................................................................................................................15-137
Partículas finas.........................................................................................................................................15-137
Partículas pontiagudas (abrasivas)..................................................................................................15-137
Alto percentual de sólidos..................................................................................................................15-137
Baixo percentual de sólidos................................................................................................................15-138
Partículas fibrosas..................................................................................................................................15-138
Partículas de tamanho único.............................................................................................................15-138
Serviços relativos a“altura manométrica”e ”Volume”...............................................................15-139
Altura manométrica elevada (high head).....................................................................................15-139
Altura manométrica variável..............................................................................................................15-139

Índice
Vazão constante (altura manométrica)..........................................................................................15-139
Alta elevação da sucção.......................................................................................................................15-139
Alta vazão..................................................................................................................................................15-140
Baixa vazão...............................................................................................................................................15-140
Vazão oscilante........................................................................................................................................15-140
Serviço relacionados com o tipo de polpa....................................................................................15-141
Polpas frágeis...........................................................................................................................................15-141
Polpas de hidrocarbonetos (contaminados por óleo e reagentes)......................................15-141
Alta temperatura....................................................................................................................................15-141
Polpas perigosas.....................................................................................................................................15-141
Polpas corrosivas (baixo pH)..............................................................................................................15-142
Fluídos de alta viscosidade (Newtonianos)..................................................................................15-142
Fluídos de alta viscosidade (não-Newtonianos).........................................................................15-142
Serviços relativos a processos de mistura.....................................................................................15-142
Seleção de Bombas de Polpa por aplicação industrial.............................................................15-143
Segmento industrial: Minerais metálicos e industriais.............................................................15-143
Bombas para circuitos de moagem.................................................................................................15-143
Bombas para espuma...........................................................................................................................15-143
Bombas para reservatórios de piso.................................................................................................15-144
Bombas para rejeitos de mineração................................................................................................15-144
Bombas para alimentação de hidrociclone..................................................................................15-144
Bombas para alimentação de filtro prensa...................................................................................15-144
Bombas para alimentação de prensa tubular..............................................................................15-144
Bombas para lixiviação.........................................................................................................................15-145
Bombas para mídia densa (mídia pesada)....................................................................................15-145
Bombas para aplicações gerais com minerais.............................................................................15-145
Segmento industrial: Construção.....................................................................................................15-145
Bombas para água de lavagem (areia e brita).............................................................................15-145
Bombas para transporte de areia.....................................................................................................15-145
Bombas para desaguamento de túneis.........................................................................................15-146
Bombas de drenagem..........................................................................................................................15-146
Segmento industrial: Carvão..............................................................................................................15-146
Bombas para lavagem de carvão.....................................................................................................15-146
Bombas para espuma (carvão)..........................................................................................................15-146
Bombas para mídia densa (carvão)..................................................................................................15-146
Bombas para misturas carvão/água................................................................................................15-146
Bombas para uso geral (carvão)........................................................................................................15-147
Segmento industrial: Lixo e reciclagem.........................................................................................15-147
Bombas para manuseio de efluentes..............................................................................................15-147
Transporte hidráulico de lixo leve....................................................................................................15-147
Bombas para tratamento de solos...................................................................................................15-147
Bombas para uso geral (carvão)........................................................................................................15-147
Segmento industrial: Energia & FGD (desulfurização de gases de combustão)..............15-147
Bombas para alimentação de reator FGD (calcário)..................................................................15-147
Bombas para descarga de reator FGD (gypsum - gesso).........................................................15-148

Índice
Bombeamento de cinzas de fundo..................................................................................................15-148
Bombeamento de cinzas volantes (fly ash)..................................................................................15-148
Segmentos industriais: Papel & Celulose.......................................................................................15-148
Bombas para liquores/licores............................................................................................................15-148
Bombas para calcário e lama cáustica............................................................................................15-148
Bombas para rejeito de celulose (contendo areia)....................................................................15-149
Bombas para sólidos provenientes de descascamentos de árvores...................................15-149
Bombas para transporte hidráulico de cavacos de madeiras................................................15-149
Bombas para extensor de papel e de revestimentos de papel.............................................15-149
Bombas para derramamentos em pisos........................................................................................15-149
Segmento industrial: Metalúrgico....................................................................................................15-150
Bombas para transporte de carepa de siderurgia......................................................................15-150
Bombas para transporte de escória.................................................................................................15-150
Bombas para efluentes de lavadora de gases .............................................................................15-150
Bombas para transporte de pó de ferro ........................................................................................15-150
Bombas para limalhas de usinagem...............................................................................................15-150
Segmento industrial: Químico...........................................................................................................15-151
Bombas para polpas ácidas................................................................................................................15-151
Bombas para salmouras.......................................................................................................................15-151
Bombas para produtos cáusticos.....................................................................................................15-151
Segmento industrial: Mineração.......................................................................................................15-151
Bombas para aterros hidráulicos (com ou sem cimento)........................................................15-151
Bombas para água de mina (com sólidos)....................................................................................15-151
16. DIMENSIONAMENTO
Os passos para o dimensionamento...............................................................................................16-153
Checagem para verificação de cavitação......................................................................................16-159
O dimensionamento em resumo.....................................................................................................16-159
17. INTRODUÇÃO AO SOFTWARE PumpDim™ DA METSO
Introdução................................................................................................................................................17-161
Formulário de registro..........................................................................................................................17-162
I8. MISCELÂNEAS
Fatores de conversão............................................................................................................................18-165
Escala de padrão de tela (Tyler)........................................................................................................18-166
Densidade de sólidos............................................................................................................................18-167
Água e sólidos - dados sobre densidade de polpa....................................................................18-169
19. TABELAS DE RESISTÊNCIA QUÍMICA
Materiais elastoméricos (elastômeros)...........................................................................................19-185
Alto cromo................................................................................................................................................19-187
20. NOTAS...............................................................................................................................................20-191

1-1 Histórico
1. HISTÓRICO
Bombas de Polpa – sua história
Apesar da Denver e Sala (duas empresas que mais tarde constitui-
riam a área de Bombas e Processos dentro do Grupo Svedala - que,
em setembro de 2001, tornou-se Metso) trabalharem ativamente
com ‘Bombeamento de Polpas’, elas não começaram, originalmente,
oferecendo ao mercado bombas projetadas pelas próprias empresas.
Ambas começaram como fabricantes de equipamentos para proces-
samento mineral: A Denver com foco na flotação como seu produto
chave e a Sala oferecendo tanto equipamentos para flotação quanto
para separação magnética como seus principais produtos.
Após um período de sucesso trabalhando com equipamentos para
processamento mineral, as empresas logo perceberam a clara neces-
sidade delas se tornarem ativas no fornecimento de Bombas de Polpa.
A primeira bomba vertical, fabricada em 1933.

1-2Histórico
Bombas de Polpa Horizontais
O Bombeamento de Polpas - base de todo processamento mineral a
úmido - ganhava cada vez mais importância para os clientes tanto da
Denver quanto da Sala.
A solução encontrada pela Denver foi tornar-se uma licenciada da Allis
Chalmers para utilização do‘design’de sua Bomba de Polpa SRL (Soft
Rubber Lined - com revestimento de borracha macia).
A versão desenvolvida desta bomba constituiu a base do programa de
bombasdepolpadaDenverpormuitasdécadaseaindaéconsiderada
por muitos como o padrão da indústria.
Em 1984, a Denver adquiriu o portfolio de Bombas de Polpa em metal
duro Orion. Essa série, paralelamente às bombas SRL, vem sendo
desenvolvida ao longo dos anos; com ambos os projetos se comple-
mentando.
A aquisição daThomas Foundries (FundiçõesThomas) em 1989 acres-
centou uma série de bombas muito grandes em metal duro, para
dragagem e agregados, ao programa de bombas da Denver.
No caso da Sala, a situação era parecida. Os clientes da Sala continua-
vam a solicitar que as Bombas de Polpa fossem fornecidas junto com
os equipamentos para processamento mineral. Assim, pela primeira
vez, entregava-se um pacote completo.
O contrato - assinado pela Sala - tratava do licenciamento de um pro-
jeto inglês: a Bomba de Polpa“Vac-Seal”.
No início dos anos 60, a Sala desenvolveu uma nova série de Bombas
de Polpa para serviços de média severidade. Essa série, conhecida
como VASA (Vac Seal - Sala), foi complementada no fim da década de
Bombas de Espuma Verticais
O uso da flotação como método de separação de minerais exigia que
as Bombas de Polpa passassem por um desenvolvimento maior.
Ainda em 1933, uma “bomba aberta” vertical foi desenvolvida numa
planta de flotação na Suécia. Esse tipo de desenho de bomba se fazia
necessário devido aos circuitos, por vezes muito complicados, exis-
tentes nessas plantas.
Os reagentes e a tecnologia de controle de nível não eram particu-
larmente avançados. As variações da vazão de espuma nas diversas
partes do circuito causavam bloqueios de ar nas Bombas de Polpa
convencionais.
Pela primeira vez, a“bomba aberta”, com seu tanque de alimentação
integral, proporcionava desaeração, estabilidade e autoajuste; pro-
priedades que, hoje em dia, são consideradas normais.

1-3 Histórico
Bombas de Poço e de Tanque Verticais
Comomuitosdospisosnasplantasestavamsujeitosaderramamentos
e inundação, os clientes também tentavam desenvolver um conceito
de bomba que pudesse dar conta do trabalho de manter o piso da
planta livre de polpa derramada. Assim, foi desenvolvida a bomba de
poço“sump pump”.
O nascimento da primeira bomba de poço, para uso nesses serviços
de limpeza, se deu em meados da década de 40. Mais uma vez, elas
foram desenhadas especificamente para atender a uma necessidade.
Tanto a bomba de tanque vertical quanto a bomba de poço vertical
foram desenvolvidas dentro da Boliden Mining Company ao longo da
década de 40. A Sala era uma fornecedora usual dessas bombas para
a Boliden, como sua subcontratada, até o ano de 1950 quando a Sala
assinou um contrato pelo qual começava a fabricá-las sob licença.
Essaslinhasdebombasforamentãocomercializadascomsucessopela
Sala junto com o programa de bombas VASA.
Ao longo dos anos, estas bombas verticais passaram por desenvol-
vimento adicional e se estabeleceram como um produto da Sala. O
acordo de licenciamento se encerrou no início dos anos 70 quando a
Boliden comprou a Sala. Além da bomba de tanque vertical, desen-
volveu-se uma bomba de espuma especial que serviu para aprimorar
ainda mais o conceito básico de manuseio de espuma.
Hoje, a bomba de poço da Metso é o padrão da indústria para o bom-
beamento de drenagem.
Quando a Svedala Pumps & Process (Svedala Bombas e Processos)
foi formada em 1992, foi decidido que a série de bombas deveria ser
mais‘enxuta’e atualizada para melhor servir ao mercado, oferecendo
Bombas de Polpa“de ponta”.
Em setembro de 2001, a Svedala foi comprada pela empresa finlan-
desa Metso.
Desde então, uma série inteiramente nova de Bombas de Polpa hori-
zontais e verticais foi desenvolvida, conforme apresentamos neste
manual.

2-5 Introdução
2. INTRODUÇÃO
Transporte hidráulico de sólidos
Em todos os processos industriais, o ”transporte hidráulico de sólidos” é uma tecnologia que visa
avançarosprocessamentosentreosdiferentesestágiosdemisturaSólido/Líquido,separaçãoSólido/
Sólido, separação Sólido/Líquido, etc.
Maiores detalhes sobre estes processos industriais a úmido encontram-se na seção 15.
Quais tipos de sólidos?
Podemserconsiderados‘sólidos’praticamentequalquercoisaqueseja:
Dura
Grossa
Pesada
Abrasiva
Cristalina
Cortante
Pegajosa
Floculenta
De fibra longa
Espumosa
Seja o que for - pode ser transportado hidraulicamente !
Quais tipos de líquidos?
Na maioria das aplicações, o líquido é somente o “veículo”. Em 98%
das aplicações industriais, esse líquido é água.
Outros tipos de líquidos podem ser soluções químicas como ácidos
e sodas, álcool, líquidos leves derivados de petróleo (querosene), etc.
Definição de uma polpa
Normalmente chamamos uma mistura de sólidos com líquidos de
“polpa”!
Uma polpa pode ser descrita como um meio bifásico (líquido/sólido).
Polpa misturada com ar (comum em muitos processos químicos) é
descrita como um meio fluído trifásico (líquido/sólido/gás).

2-6Introdução
Quais são as limitações na vazão?
Teoricamente, não há limites em relação a ‘o que’ pode ser transpor-
tado hidraulicamente. Veja o desempenho do transporte hidráulico
de sólidos realizado pelas geleiras do mundo e pelos grandes rios!
Na prática os limites de vazão para uma instalação de Bomba de Polpa
são de 1 m3
/ hora (4 GPM) até 20000 m3
/hora (88000 GPM).
O limite inferior é determinado pela queda em eficiência nas bombas
menores.
O limite superior é determinado pelo aumento dramático nos custos
deBombasdePolpagrandes(comparadoàsinstalaçõescommúltiplas
bombas).
Quais são as limitações em relação aos sólidos?
As limitações em relação aos sólidos são sua forma geométrica, seu
tamanho e o risco de bloqueio da passagem através da Bomba de
Polpa.
O tamanho máximo permissível do material a ser transportado em
massa por uma Bomba de Polpa é de aproximadamente 200 mm.
Entretanto, aglomerações individuais de material passando através de
umabombadedragagemgrandepodemteraté350mmdetamanho
(dependendo do dimensionamento da extremidade úmida).
Bombas de Polpa como conceito de mercado
De todas as bombas centrífugas instaladas na indústria de processa-
mento, proporção entre as bombas de polpa e outras bombas para
líquidos é de 5 : 95.
Se examinarmos os custos operacionais destas bombas, a relação é
quase inversa, isto é, 80 : 20.
IssoconfiguraumperfilmuitoespecialparaoBombeamentodePolpas
e o conceito de mercado foi formulado assim:
”Instale uma bomba para líquido limpo e esqueça-a”!
”Instale uma bomba para polpa e você terá potencial
para realização de serviços pelo resto da vida dessa
bomba”!
Isso vale tanto para o usuário final quanto para o fornecedor.
O objetivo desse manual é orientar sobre o procedimento a ser aplicado
no dimensionamento e seleção de várias aplicações de Bombas de Polpa
de forma a minimizar os custos com o transporte hidráulico de sólidos!

3-9 Definições básicas
3. Definições básicas
Por que Bombas de Polpa?
PordefiniçãoasBombasdePolpasãoumaversãopesadaerobustadeumabombacentrífuga,capazes
de atender a serviços difíceis e abrasivos.
”O nome ‘Bomba de Polpa’ também deve ser considerado um termo genérico, para diferenciá-la de
outras bombas centrífugas que visam principalmente os líquidos límpidos/transparentes.”
Bomba de Polpa – nome conforme o serviço
O termo Bomba de Polpa, conforme dissemos, abrange vários tipos
de bombas centrífugas para serviços pesados utilizadas no transporte
de sólidos.
Uma terminologia mais precisa se faz utilizando a classificação de
sólidos processados nas várias aplicações de bombas.
Bombas de Polpa fazem o bombeamento de lama/argila, lodo e areia
na faixa de tamanho de sólidos com até 2 mm.
As faixas de tamanho são:
Lama/argila menos 2 micras
Lodo 2-50 micras
Areia, fina 50-100 micras
Areia, média 100-500 micras
Areia, grossa 500-2000 micras
Bombas de Areia e Brita cobrem o bombeamento de cascalho e brita
na faixa de tamanho entre 2 e 8 mm.
Bombas de Brita fazem o bombeamento de sólidos com tamanhos
de até 50 mm.
BombasparaDragagemcobremobombeamentodesólidosmenores
e maiores de 50 mm.
Bomba de Polpa - nome conforme a aplicação
Aplicaçõesdeprocessamentotambémconfiguramumaterminologia,
sendo esta tipicamente:
Bomba de Espuma define, pela sua aplicação, o manuseio de polpas
espumosas, principalmente nas operações de flotação.
Bomba de Transferência de Carbono define o transporte delicado
de carbono nos circuitos CIP (carbono em polpa) e CIL (carbono em
lixiviação).
Bomba de Poço é também um nome já estabelecido tipicamente
para aquelas bombas que operam em drenagem de poços/pisos, com
carcaças(‘pumphouses’)submersas,mascommancaiseacionamento
mantidos á seco.
Bomba Submersível. Todo o equipamento, inclusive o acionamento,
fica submerso.

3-10Definições básicas
Bomba de Polpa - seca ou semi-seca?
Instalações secas
A maioria das Bombas de Polpa horizontais são instaladas no seco,
onde o acionamento e os mancais são mantidos fora da polpa e a“via
úmida”(“wet end”) é fechada. As bombas não requerem suportes ou
apoios, mantendo-se livres do líquido ao seu redor.

A Bomba de Tanque vertical possui um reservatório aberto com o
corpo da bomba montado diretamente na superfície inferior do
tanque. O eixo do rotor em balanço, com sua caixa de rolamentos e
acionamento montado na parte superior do tanque, faz girar o rotor
dentro da carcaça da bomba. A polpa vai do tanque para dentro da
via úmida em volta do eixo e é descarregada horizontalmente pela
descarga. Não há selagens do eixo ou mancais submersos no seu
desenho.

Instalações semi-secas
Umarranjoespecialpodeserutilizadoparaasaplicaçõesdedragagem
na quais bombas horizontais são utilizadas com a via úmida -“wet
end”- (e mancais) imersos. Isto requer uma combinação de selagens
especiais para os mancais.

A bomba de poço possui uma via úmida -“wet end” - imersa,
instalada no final do eixo em balanço (sem mancais submersos) e um
acionamento seco.

3-12Definições básicas
Instalações úmidas
Para determinadas aplicações de Bombas de Polpa, é necessário uma
bomba inteiramente submergível.
Por exemplo, para elevar uma polpa de dentro de um poço com níveis
de polpa que oscilam bastante.
Neste caso, tanto a carcaça da bomba quanto o acionamento são
imersos, exigindo um desenho especial e arranjo de selagens.
Bombas de Polpa e condições de desgaste
Para assegurar um bom desempenho em operações envolvendo
uma variedade de condições de trabalho e aplicações, as seguintes
diretrizes são utilizadas para a escolha da bomba baseado no material
a ser transportado.
• Altamente abrasivo
• Abrasivo
• Levemente abrasivo

Em resumo:
Todas as bombas dentro da série de Bombas de Polpa são bombas
centrífugas!
“Bomba de Polpa” (“Slurry Pump”) é uma designação genérica !
TodasasBombasdePolparecebem,naprática,nomesprovenientes
de sua aplicação em particular:
• Bombas de Polpa
• Bombas de Brita
• Bombas de Dragagem
• Bombas de Poço
• Bombas de Espuma
• Bombas de Transferência de Carbono
• Bombas submersíveis
Existem principalmente três desenhos diferentes:
• Tanque horizontal e tanque vertical (instalação seca)
• Vertical de poço (instalação semi-seca)
• Tanque (instalação seca)
• Submersível (instalação molhada)
Os desenhos de Bombas de Polpa são escolhidos e fornecidos de
acordo com as condições de desgaste provocado por material
• Altamente abrasivo
• Abrasivo
• Levemente abrasivo

4-15 Mecânica
4. Mecânica
Comparado à maioria dos equipamentos para processamento, a Bomba de Polpa tem um projeto
simples, descomplicado. Apesar da simplicidade de seu desenho, há poucas máquinas na indústria
pesada que trabalham sob condições tão severas.
As Bombas de Polpa e seus sistemas são fundamentais para todos os processos úmidos.
Trabalhando 100% do tempo disponível sob condições variáveis de vazão, teor de sólidos, etc., o
desenho mecânico tem que ser muito confiável em todos os detalhes.
Componentes básicos
Os componentes básicos de todas as Bombas de Polpa são:
1. O rotor
2. A carcaça
3. O arranjo de selagem
4. O conjunto de mancais
5. O acionamento
Desenhos básicos
Horizontal Eu tenho
todos

4-16Mecânica
Vertical
Tank Sump
Submersível
Olha !
Não tem 3.
Aqui
Tambénnão.
Número
5 está in-
tegrado em
mim.

5-17 Componentes
5. Bomba de Polpa - componentes
Nestaseção,veremosemmaiordetalhe,odesenhodosvárioscomponentesdeumaBombadePolpa
Rotor/carcaça
Rotor da bomba e carcaça - componentes chaves de todas as Bombas de
Polpa
O desempenho do bombeamento de todas as Bombas de
Polpa é regido
* pelo desenho do rotor e da carcaça.
Outroscomponentesmecânicosservemparavedar,apoiar
e proteger esse sistema hidráulico de rotor e carcaça.
Para todos os quatro tipos de Bombas de Polpa, os
princípios que norteiam o sistema hidráulico (rotor e
carcaça) são os mais ou menos mesmos
* enquanto o desenho (projeto) do restante da bomba,
não.
Imagens mostrando os mesmos componentes hidráulicos
paraodesenhodebombasubmersível,verticalehorizontal.

5-18Componentes
O rotor da Bomba de Polpa
Sem compreender a função do rotor de uma Bomba de Polpa, nunca
entenderemos porque ou como uma bomba é projetada e funciona.
O Rotor = um conversor de energia!
”A função do rotor que gira é ‘carregar’ a massa de polpa de energia
cinética e acelerá-la”.
Uma parte dessa energia cinética é posteriormente convertida em
energia de pressão antes de sair do rotor.
Além da transformação hidráulica estrita - nas Bombas de Polpa - é
conseguido parcialmente pela capacidade especial dos sólidos
na própria polpa de transmitir a energia através de ‘forças de
arraste hidráulico’. Estas forças de arraste são utilizadas em várias
máquinas hidráulicas para o processamento a úmido (classificadores,
clarificadores, separadores, etc.).
Conversão de energia feita?
Abaixo, você pode ver as forças cinéticas/hidráulicas geradas pelos
vanes do rotor da Bomba de Polpa.
”Os vanes do rotor são o seu coração. O resto, que constitui o ‘design’
ouprojetodorotor,somenteexisteparacarregar,protegereequilibrar
os vanes durante sua operação!”
Concepções dos vanes
Os rotores de Bombas de Polpa possuem vanes externas e internas
Vanes externas
Estas vanes, também chamadas de pás de saída ou de expulsão, são
rasas e localizadas do lado de fora dos“shrouds”do rotor. Esses vanes
contribuem para a selagem e eficiência da bomba.
Vanes internas
Também conhecidos por vanes principais. São elas que realmente
bombeiam a polpa.
Normalmente, utilizamos dois tipos de desenhos para as vanes
principais nas Bombas de Polpa:

5-19 Componentes
Vane Francis ou Vane Simples
Quando utilizar Simples ou Francis?
”ComoovaneFrancisémaiseficaznaconversãodeenergia,eleéutilizado
quando a preocupação principal é com a eficiência - apesar de suas
vantagens serem menos evidentes quando se trata de rotores de polpa
largos.”
“O inconveniente do vane Francis é que seu desenho a torna mais
complicadadeproduzireessedesenhoacarreta,também,maiordesgaste
quando bombeamos polpas com partículas grosseiras!” Portanto, vanes
Simples são utilizadas quando estamos bombeando partículas grossas.
Quantidade de vanes do rotor?
Maiornúmerodevanesproporcionamaioreficiência.Issoquerdizerque
sempreutilizamosonúmeromáximodevanestodavezqueissoéprático.
(A exceção o torque da vazão.)
As limitações são criadas pela espessura dos vanes que é necessária
para proporcionar boa durabilidade e a necessidade de dar passagem a
partículas de um determinado tamanho.
Na prática, o número máximo de vanes é cinco, sendo utilizadas em
rotores metálicos com diâmetro superior a 300 mm e de borracha
superiores a 500 mm.
Abaixo desses diâmetros, a área dos vanes relativa à área do rotor se
torna crítica (área de vanes grande demais produz atrito em excesso) e a
eficiência começa a cair, podendo ocorrer bloqueios.

5-20Componentes
Rotor semi-aberto ou fechado?
O desenho do rotor da Bomba de Polpa não está relacionado a uma
configuração fechada ou aberta. Isso é determinado por aspectos de
produçãoepelostiposdeaplicaçõesparaaquaisorotorseráutilizado.
Rotores fechados
Rotores fechados são, por sua própria natureza, mais eficientes do que
rotores abertos devido à redução dos vazamentos“em curto circuito”
por cima dos vanes.
A eficiência é menos afetada por desgaste.

”Se o que você procura é eficiência - use um rotor fechado sempre
que possível!”
Limitações
O rotor fechado, com seu desenho confinado, é naturalmente mais
propenso a entupir quando encontra partículas grossas.
Esse fenômeno é mais crítico com rotores pequenos.
Rotores semi-abertos
Rotores semi-abertos são utilizados para superar as limitações de
um design fechado e dependem do diâmetro do rotor, tamanho ou
estrutura dos sólidos, presença de ar aprisionado, alta viscosidade, etc.

Limitações
A eficiência é um pouco menor do que nos rotores fechados.

5-21 Componentes
Rotores tipo vórtex/vazão induzido
Rotores tipo vórtex/vazão induzido são utilizados quando o bloqueio
do rotor é fator crítico ou quando as partículas são frágeis.

O rotor é recuado dentro da carcaça. Somente um volume limitado do
vazão fica em contato com o rotor, proporcionando um tratamento
delicado para a polpa e grande capacidade de sólidos.
Limitações
A eficiência é significativamente menor do que em rotores fechados
ou mesmo em rotores semi-abertos.
Regras básicas
Rotores fechados são utilizados para polpas contendo partículas
grossasvisandoamaisaltaeficiênciaemelhordurabilidade(resistência
ao desgaste) – verifique os tamanhos máximos de sólidos.
Rotores abertos são utilizados para polpas de alta viscosidade, ar
aprisionado e quando problemas de bloqueio podem ser previstos.
Rotores tipo vórtex/vazão induzido são utilizados para materiais
grandes com sólidos moles, fibrosos ou para o manuseio‘delicado’, ou
partículas frágeis, alta viscosidade e ar aprisionado.
Diâmetro do rotor
“Odiâmetrodeumrotordeterminaaalturamanométrica produzidaem
qualquer velocidade.”
Quanto maior o diâmetro do rotor, maior será a altura manométrica
alcançada.
Um rotor de grande diâmetro operando muito lentamente alcançaria a
mesma altura manométrica quanto um rotor menor operando muito
mais rapidamente (um aspecto chave quanto se trata de desgaste - vide
seção 6).

5-22Componentes
Qual será o diâmetro correto?
Os fatores que orientaram a Metso em relação a este aspecto são:
Para serviços altamente abrasivos, queremos grande durabilidade
e eficiência razoável! Para serviços abrasivos e levemente abrasivos
queremos durabilidade razoável e alta eficiência!
Resumindo:
Para os serviços altamente abrasivos, utilizamos rotores grandes que
proporcionam longa vida útil e eficiência razoável.
Portanto,mesmoquegrandesrotoressejammaiscaroseproporcionem
eficiência um pouco menor, eles compensam mais (em termos de
retorno financeiro) nos serviços altamente abrasivos.
Para os serviços abrasivos, onde o desgaste não é a principal
preocupação,rotorespequenossãomaiseconômicos,eproporcionam
maior eficiência.
Esta relação é conhecida como:
IMPELLER ASPECT RATIO (IAR - Relação de Aspecto do Rotor)
= Diâmetro do rotor / Diâmetro do bocal de admissão.
Por exemplo:
para serviços altamente abrasivos, utilizamos um IAR = 2,5:1
para serviços abrasivos,utilizamos um IAR = 2,0:1
paraserviçoslevementepesados,podemosutilizarumIARabaixode2,0:1.
TodososparâmetrosacimaforamconsideradospelaMetsoaoprojetar
sua série de Bombas de Polpa, proporcionando ótima economia
operacional nos vários tipos de serviço.
Largura do rotor
“Alarguradorotordeterminaovazãodabombaemqualquervelocidade.”
Um rotor de grande largura operando lentamente poderia produzir
a mesma vazão (velocidade de vazão) quanto um rotor mais estreito
operandoavelocidademaior,masaindamaisimportante-avelocidade
relativaaovaneeshroudseriaconsideravelmentemaisalta(umaspecto
chave quando falamos em desgaste - vide seção 6).

5-23 Componentes
Lembre-se:
Comparadas às bombas d’água e dependendo do‘perfil de desgaste’,
as Bombas de Polpa normalmente têm rotores que são
não só maiores,
mas também
muito mais largos.
Limitações em geometria e por quê?
Naturalmente há vários limites práticos em relação à geometria dos
rotores de Bombas de Polpa.
Estes limites são determinados por:
“odesempenhohidráulicoótimoemrelaçãoacadatamanhodebomba”
“a necessidade de padronização do produto”
“o custo de produção do rotor e da carcaça”
Considerações práticas a partir destas limitações proporcionam um
portfólio ou série de produtos hamônica.
A carcaça da Bomba de Polpa
Uma das funções da carcaça é captar o vazão proveniente de toda a
circunferênciadorotor,convertendo-onumpadrãodevazãodesejável
e dirigindo-o para uma saída (ponto de descarga) da bomba. Outra
função importante é a de reduzir a velocidade do vazão e converter
sua energia cinética em energia de pressão.

5-24Componentes
E quanto à forma da carcaça?
A carcaça e o rotor são combinados de modo a permitir o melhor
padrão de vazão (e conversão de energia) possível.
Em voluta Semi-voluta Concêntrica
Voluta ou concêntrica?
A forma voluta proporciona maior eficiência em conversão de energia
comparadocomaformaconcêntricae,porvoltadopontodetrabalho
ideal de vazão/altura manométrica , ela ocasiona cargas radiais muito
baixas no rotor.
Carcaças bipartidas ou inteiriças?
Carcaça inteiriça
No caso da maioria das bombas de metal duro, a voluta normalmente
é constituída de uma única peça maciça. Este desenho é o mais custo-
eficienteemtermosdefabricaçãoenãoháexigênciasdeordemprática
para se dividir a voluta em duas metades.
Algumasbombasrevestidasdeborrachatambémutilizamumavoluta
inteiriça,especialmentenostamanhosmenoresemqueémaisprático
e econômico utilizar uma voluta sólida.

5-25 Componentes
Carcaça bipartida
Dividir uma carcaça acrescenta custo à bomba e, por isso, só é feito
quando necessário.
A bipartição facilita a substituição de peças, particularmente no
caso de bombas revestidas de borracha maiores.

6-27 Proteção ao desgaste
6. Proteção ao desgaste
Numa Bomba de Polpa, o rotor e o interior da carcaça estão sempre expostos à polpa e, portanto,
precisam ser protegidos apropriadamente contra o desgaste.
“A escolha do material do rotor e da carcaça é tão importante quanto à escolha da bomba em si!”
Há três condições diferentes que ocasionam desgaste numa Bomba de Polpa
Abrasão
Erosão
Corrosão
Abrasão
Abrasão por esmagamento
Abrasão por moagem
Abrasão de baixa pressão
Em Bombas de Polpa, o que temos, principalmente, é a abrasão por
moagem e de baixa pressão
A taxa de abrasão depende do tamanho de partícula e dureza do
material.
A abrasão somente ocorre em dois locais dentro de uma Bomba de Polpa
1. Entre o rotor e o ponto de admissão (bocal) estacionário.
2. Entre a luva de eixo e o conjunto de gaxetas.

6-28Proteção ao desgaste
Erosão
Este é o desgaste que predomina nas Bombas de Polpa. A razão disso
é que partículas existentes na polpa impactam a superfície do seu
material por diversos ângulos.
O desgaste por erosão é fortemente influenciado pelo modo que
operamos a bomba.
O desgaste por erosão, em geral, tem seu nível mínimo à vazão no BEP
(“BestEfficiencyPoint”ouPontodeMelhorEficiência)eaumentatanto
com vazões menores quanto maiores. Vide seção 12.
Por motivos que não são bem compreendidos, o desgaste por erosão
tambémpodeaumentardramaticamentesepermitimosqueabomba
opere “roncando”; isto é, levando ar para dentro do tubo de sucção.
Vide página 11-84 onde se encontra o desenho do poço - da bomba
de poço.
Já se sugeriu que isto pode ser causado por cavitação devido à
vibração das superfícies da bomba à medida que o ar flui por estas
superfícies.Essahipótese,porém,édifícildeaceitartendoemvistaque
as bolhas de ar geralmente atenuam a cavitação, movimentando-se
para preencher as cavidades de vapor. Vide página 10-64 para um
descrição de cavitação.
Há três tipos principais de erosão.
Leito deslizante
Baixo impacto ângular
Alto impacto ângular

Efeito da erosão sobre componentes da bomba
Rotor
Orotorestásujeitoadesgasteporimpacto(altoebaixo)principalmente
no seu olho, no shroud do lado da caixa de gaxeta (A), quando a vazão
gira 90º. Na borda do vane (B).
Oleitodeslizanteebaixoimpactoangularocorremaolongodasvanes
entre os shrouds do rotor (C).
Revestimentos laterais estão sujeitos ao leito deslizante e abrasão por
esmagamento moagem

C

Voluta
A voluta está sujeito ao desgaste por impacto sobre o corta-água.
Leito deslizante e baixo impacto angular ocorrem no resto da voluta.

Corrosão
A corrosão (e ataques químicos) nas vias úmidas de uma Bomba de
Polpaéumfenômenocomplexo,tantoemrelaçãoaomaterialmetálico
quanto de elastômero.
Para orientação, as tabelas de resistência química para material
metálico e de elastômero encontram-se na página 6:35 e seção 19.
Proteção contra desgaste - quais as opções?
Existem algumas opções principais na escolha de proteção contra
desgaste para Bombas de Polpa:
Rotor e carcaça em Metal Duro e várias ligas de ferro fundido branco
e aço.
Rotor fabricado em elastômeros e carcaça protegida por revestimento
de elastômero. Os elastômeros são, normalmente, borracha de várias
qualidades ou poliuretano.
Uma combinação de um rotor em metal duro e carcaças revestidas
de elastômeros.

Seleção de materiais de desgaste
Aescolhadepeçasdedesgasteconsisteemencontrarumequilíbrio
entre a resistência ao desgaste e o custo das peças de desgaste.
Há duas estratégias para se ter resistência ao desgaste:
O material de desgaste deve ser duro para resistir à ação de corte de
sólidos colisores!
ou
O material de desgaste tem que ser elástico para conseguir absorver
os impactos e ricochetear de partículas!
Parâmetros para a seleção
A seleção de peças de desgaste se baseia normalmente nos seguintes
parâmetros:
Tamanho do sólido (peso específico do sólido, formato e dureza)
Temperatura da polpa
pH e produtos químicos
Velocidade do rotor
Os materiais de desgaste predominantes em Bombas de Polpa são
metal duro e elastômeros moles. A Metso fornece uma ampla série
de qualidades em ambos.
Materiais cerâmicos estão disponíveis como opcional para algumas
classificações dentro da série.
Vide a tabela de orientação geral na página a seguir.

Efeito do tamanho de partícula na seleção do material
TABELA 1 Classificação de Bombas Conforme o Tamanho de Partículas Sólidas (partículas com‘dureza de areia’).
Pulverizado
Série de telas padrão Tyler
Tamanho de Partícula Descrição
Pol. mm Malha de partícula Classificação geral da bomba
3
2
1,5
1,050 26,67
0,883 22,43
0,742 18,85 Peneira Bomba de Bomba
0,624 15,85 cascalho aço- de
0,525 13,33 manganês dragagem
0,441 11,20 pumps
0,371 9,423 austenítico
0,321 7,925 2,5 Bombas
0,263 6,68 3 Bombas revestidas de
0,221 5,613 3,5 de borracha, rotor ferro Bomba
0,185 4,699 4 fechado, partículas duro de areia
0,156 3,962 5 obrigatoriamente e
0,131 3,327 6 redondas cascalho/
0,110 2,794 7 brita
0,093 2,362 8 Bombas
0,078 1,981 9 Areia revestidas
0,065 1,651 10 bastante de borracha, Bomba
0,055 1,397 12 grossa impeller de areia
0,046 1,168 14 rotor fechado
0,039 0,991 16 Areia
0,0328 0,833 20 grossa
0,0276 0,701 24
0,0232 0,589 28 Bombas de
0,0195 0,495 32 Areia poliuretano
0,0164 0,417 35 média & Bombas
0,0138 0,351 42 revestidas
0,0116 0,295 48 de
0,0097 0,248 60 borracha, Bomba
0,0082 0,204 65 Areia rotor de polpa
0,0069 0,175 80 fina aberto
0,0058 0,147 100
0,0049 0,124 115
0,0041 0,104 150
0,0035 0,089 170
0,0029 0,074 200 Lodo Bombas
0,0024 0,061 250 de
0,0021 0,053 270 ferro
0,0017 0,043 325 duro
0,0015 0,038 400
0,025 a500
0,020 a625
0,010 a1250
0,005 a2500
0,001 a12500
Argila de Barro

Escolha do material de desgaste – Metais
Metal geralmente suporta mais abuso do que borracha e é a melhor
escolha para material grosseiro.
Os metais utilizados são, principalmente:
Ferro Alto Cromo
Ferro alto cromo de alta resistência com dureza nominal de 650 BHN.
PodeserutilizadoemcondiçõesdepHaté3,5(menorvaloradmissível).
É o material ‘standard’ para a maioria das séries/faixas de utilização
de bombas.
Aço manganês
Aço manganês com dureza de até 350 BHN. Usado principalmente em
aplicações de dragagem
Escolha do material de desgaste – Elastômeros
A borracha natural é, de longe, o principal elastômero utilizado no
Bombeamento de Polpa. É o mais custo-eficiente para sólidos finos.
Geralmente,dependendodesuaagudezaedensidade,partículascom
tamanho de até 5-8 mm podem ser bombeadas.
Aviso!
Sucata muito grande e partículas cortantes podem destruir as peças
de desgaste, especialmente o rotor

As famílias de elastômeros
Borrachas naturais
Borrachas sintéticas e poliuretano
As qualidades da borracha natural são:
Borracha natural 110 Material de revestimento macio
Borracha natural 168 Material de rotor de alta resistência
Borracha natural 134 Materialderevestimentodealtodesempenho
Borracha natural 129 Material de alto desempenho com
resistência mecânica extra
Estes materiais são fornecidos como materiais padrão com diferentes
séries de bombas.
Qualidade de borracha sintética:
A Metso oferece uma ampla série de outras borrachas sintéticas.
Estes materiais são utilizados principalmente quando não se pode
usar a borracha natural.
Os principais tipos de borracha sintética encontram-se na tabela
na página a seguir, a qual pode ser utilizada como guia geral para a
escolha do elastômero.
Existemmaistiposdepoliuretanodoquetiposdeaço.Ascomparações
entre os poliuretanos devem ser feitas com muito cuidado. A Metso
utiliza um poliuretano especial do tipo MDI.
Há poliuretano para a maioria das séries/faixas de utilização de
bombas e o material proporciona excelente resistência ao desgaste
para operações com partículas finas (<0,15 mm), mas é também
menos sensível à sucata muito grande (superdimensionada) do que a
borracha.Seumelhordesempenhoseevidencianodesgasteporbaixo
impacto angular e por deslizamento. O poliuretano é normalmente
usado em bombas de circuitos de flotação quando são utilizados óleo
ou reagentes de hidrocarboneto.
Para outras borrachas sintéticas, vide a tabela na página a seguir.

Material Propriedades Propriedades Propriedades
físicas químicas térmicas
Max. Resistência Água Ácidos Óleos, Maior temp.
Velocidade ao quente, fortes e hidro- de serviço (o
C)
periférica do desgaste ácidos oxidantes carbo- Continuamente
Rotor (m/s) diluídos netos Ocasionalmente
Borrachas 27 Muito boa Excellente Razoável Ruim (-50) to 65 100naturais
Cloropreno 452 27 Boa Excellente Razoável Boa 90 120
EPDM 016 30 Boa Excellente Boa Ruim 100 130
Borracha
30 Razoável Excellente Boa Ruim 100 130Butílica
Poliuretano 30 Muito boa Razoável Ruim Boa (-15) 45-50 65
Para dados exatos sobre resistência química consulte as tabelas na seção 19.
Revestimentos de cerâmica
Apesar da cerâmica ter alta resistência ao desgaste, temperatura e à
maioria dos produtos químicos, ela nunca foi realmente aceita como
um material padrão para o dia-a-dia do Bombeamento de Polpa.
Por ser tanto frágil quanto de fabricação cara.
Trabalho para o desenvolvimento de cerâmica continua na tentativa
de melhorar a sua aceitação.

7-37 Selagens
7. selagens
“Se os desenhos dos rotores e carcaças são essencialmente os mesmos para todas as nossas Bombas
de Polpa, definitivamente não se pode dizer o mesmo em relação às selagens para estes sistemas
hidráulicos!”
Parâmetros críticos para a escolha de selagens
Horizontal: Vazamento de polpa (sucção afogada), vazamento
de ar (sucção elevada), deflexão de eixo, e altura de
sucção

Vertical: Projetada sem selagens de eixo

Submersível: Vazamento de polpa, conexões elétricas

7-38Selagens
Selagens de eixo
“Onde o eixo penetra na carcaça, previne-se o vazamento (ar ou
polpa) através do uso de várias selagens de eixo”!
“A selagem do eixo é a função mais importante a realizar em
qualquer Bomba de Polpa.”
“A escolha da selagem correta para qualquer aplicação é essencial.”
Função básica da selagem de eixo
Afunçãobásicadeumaselagemdeeixoépuraesimplesmentetampar
o buraco na carcaça por onde passa o eixo, restringindo (quando não
impedindo) os vazamentos.
Tipo de vazamento
Na sucção afogada, o vazamento é geralmente de um líquido saindo
dabomba,poroutrolado,emelevaçãodasucção,tal‘vazamento’pode
ser de ar entrando na bomba.
Localização e tipos de selagens
As selagens se localizam num alojamento ou caixa de gaxetas. Três
desenhos básicos estão disponíveis:
• Selagem por Gaxetas (‘Soft Packed gland’)
• Selagem Mecânica (faces planas carregadas por mola)
• Selagem dinâmica

7-39 Selagens
Selagens com água
Para a maioria das Bombas de Polpa, o líquido usado para a selagem
é água limpa. Para proporcionar a melhor durabilidade possível de
selagem,aáguadeveráserdeboaqualidadesemquaisquerpartículas
sólidas.
Onde um pouco de diluição da polpa for aceitável, as selagens de
preenchimento por gaxetas são normalmente a primeira escolha,
com duas opções:
Tipo ‘full flow’, para o caso em que uma diluição da polpa não é um
problema.
Quantidades típicas de descarga para o tipo‘full flow’:
10-90 litros/min (dependendo do tamanho da bomba)
Tipo‘low flow’ quando a diluição é um problema menor.
Quantidades típicas de descarga para o low flow“baixo vazão”:
0,5- 10 litros/min (dependendo do tamanho da bomba).
Obs!
A opção de enchimento‘full flow’, quando aplicável, normalmente
proporcionaamaior‘vidaútildeselagem’paraasBombasdePolpa.
Vazão Pleno Baixo Vazão

Selagens mecânicas também são oferecidas, com e sem água. Se água
for utilizada (as configurações com gaxetas são mais econômicas e
de manutenção mais fácil), deve-se sempre considerar um caixa de
gaxetas, contanto que o vazamento externo seja aceitável.
Comrelaçãoàsselagensmetálicassemágua,videapáginaaseguir.

7-40Selagens
Selagens sem água
Paraproporcionarumaselagemconfiávelsemáguadedescarga(flush
water), utilizamos selagens centrífugas (expellers ou expelidores).
Selagens centrífugas
Um expeller utilizado em conjunto com um alojamento preenchido
com selagem (caixa de gaxetas) é descrito como uma selagem
centrífuga.
Apesardeseloscentrífugosexistiremhámuitosanos,sórecentemente
é que o desenho e a tecnologia de materiais avançaram a ponto de
permitir que uma grande parcela das Bombas de Polpa fornecidas
hoje em dia incluam um expeller.
O selo centrífugo só é eficaz quando a bomba está em operação.
Quando a bomba está parada (estacionária), uma selagem
convencional estática é proporcionada pela selagem do eixo, mas
utiliza menor número de anéis de gaxeta de enchimento do que num
alojamento (caixa de gaxetas) convencional.
Descrição – Expeller
O ‘expeller’ ou expelidor é, na verdade, um rotor secundário
posicionado atrás do rotor principal, alojado em sua própria câmara
de selagem, próximo à carcaça principal da bomba.
Funcionando em série com as vanes de expulsão da capa traseira
do rotor, o expeller evita que o liquido vaze para a caixa de gaxetas,
assegurando uma selagem seca.
“Essa selagem é conseguida porque a pressão total produzida pelas
vanes de expulsão e pelo rotor é maior do que a pressão produzida
pelas vanes principais do rotor, somada à altura manométrica da
sucção.”
A pressão da caixa de gaxetas, com um selo centrífugo, se reduz,
portanto, à pressão atmosférica

7-41 Selagens
Limitações do selo centrífugo
Todos os selos centrífugos são limitados em termos da altura
manométrica de entrada que eles conseguem vedar em relação à
altura manométrica de operação da bomba.
O limite de altura manométrica de entrada aceitável, no primeiro
caso, é determinado pela relação entre o diâmetro do expeller (selo
centrífugo) e o diâmetro do vane principal do rotor.
Variando conforme o seu desenho, a maioria dos expellers (selos
centrífugos) proporcionarão selagem contanto que a altura
manométrica de entrada não exceda 10% da altura manométrica
operacional de descarga para os rotores padrão. Cálculos exatos são
feitos por nosso software de dimensionamento PumpDim™.
Selo Dinâmico – sumário dos benefícios
“Não requer água de selagem”
“Não há diluição provocada por água de selagem”
“Menor manutenção de gaxetas”
“Sem vazamento nas gaxetas durante a operação”
Selos mecânicos
Selagens mecânicas terão que ser consideradas nos casos em que não
for possível o uso de selos dinâmicos (vide limitações acima).
As selagens mecânicas são selos de alta precisão, lubrificados e
refrigerados a água, que funcionam dentro de faixas de tolerância tais
que as partículas de polpa não conseguem penetrar nas superfícies
de selagem o que causaria sua destruição.

7-42Selagens

Os selos mecânicos são bastante sensíveis a deflexão do eixo e
vibrações.
Um arranjo de eixo e mancal (rolamento) rígido é crucial para que se
tenha êxito na operação.
Se o selo mecânico não estiver imerso num líquido, o atrito entre as
superfícies de selagem irá gerar calor, levando as faces a falharem em
questão de segundos. Isto também pode acontecer se os vanes de
descarga do rotor da bomba forem eficazes demais.
O maior senão, porém, é o custo que é bastante alto.
O trabalho de desenvolvimento em busca de selos mecânicos com
melhor custo efetivo e confiáveis é contínuo e esse tipo de selagem
é, a partir de hoje, também uma opção viável para bombas de polpa.
Selo mecânico - a única opção para bombas submersíveis!
Quando se trata da selagem dos rolamentos de um motor elétrico em
umabombasubmersível,nãoháalternativasenãoosselosmecânicos
(selagens mecânicas).

7-43 Selagens
Oconjuntodeselagemconsistededoisselosmecânicosindependentes,
funcionando em óleo.
No lado onde se encontra o rotor, as superfícies de selagem são de
carbeto de tungstênio contra carbeto de tungstênio e no lado onde
está o motor, carbono contra cerâmica.
Obs! Nestas bombas há também um pequeno disco expulsor fixado
ao eixo atrás do rotor para proteger os selos selos.
Isto não é um selo centrífugo conforme descrito acima para as
bombas horizontais!
Trata-se de uma espécie de defletor ou disco de proteção mecânica,
impedindo que as partículas da polpa danifiquem o selo mecânico
inferior.
Bombas de Polpa sem selagens - desenhos verticais
AsduasrazõesprincipaisparaodesenvolvimentodeBombasdePolpa
Verticais foram:
• Utilizar motores secos, protegidos de inundação
• Eliminar os problemas de selagem

8-45 Eixos e mancais
8. EIXOS E MANCAIS
Desenhos de transmissões
Bombas de Polpa Horizontais
Os rotores são apoiados num eixo que, por sua vez, é sustentado por
mancais antiatrito.
Os rolamentos são geralmente lubrificados a óleo ou graxa.
EmnossasBombasdePolpa,orotorésempremontadonaextremidade
terminal do eixo.
O acionamento do eixo é normalmente feito por correias e polias, ou
via um acoplamento flexível (com ou sem redutor).
Eixos de bombas e o fator SFF (Fator de Flexibilidade de Eixo)
Como os rotores das Bombas de Polpa estão sujeitos a cargas mais
altas do que as bombas de água limpa, é essencial que o eixo tenha
um desenho robusto.
O fator de flexibilidade de eixo (SFF - Shaft Flexibility Factor) relaciona
o diâmetro do eixo, no ponto do selo D (mm), como o comprimento
em balanço (desde o rolamento da via úmida até a linha central do
rotor) L (mm) e é definido como L3
/D4
.
Esta é uma medida da susceptibilidade do eixo a deflexão (o que é
crítico para selagem do eixo e a vida útil do rolamento).
Valores típicos de SFF para Bombas de Polpa Horizontais são de 0,2
a 0,75.
Valores típicos de SFF para líquidos limpos são de 1 a 5.
Obs!AdeflexãodeeixoocorretantonasBombasdePolpahorizontais
quantonasverticais,masquantomaislongoapartesuspensa,maior
a deflexão em relação à mesma carga radial!

8-46Eixos e mancais
Informações básicas sobre mancais
Vida útil-L10
A vida útil de um rolamento é calculada utilizando o método ISO 281.
AvidaquecalculamoséachamadavidaútilL10.Essevaloréonúmero
de horas em que é previsto que 10% dos rolamentos em uso sob
aquelas condições de operação sofrerão falha.
A vida útil média é de aproximadamente quatro vezes a vida útil L10
.
As Bombas de Polpa da Metso, em sua maioria, são dimensionadas
para uma vida L10
mínima de 40.000 horas, isto é, 160.000 horas de
vida média.
Éclaroqueosrolamentosirãofalharmuitomaisrapidamenteseforem
contaminados pela polpa.
Configurações de mancais
Cargas radiais
Em serviços como o preenchimento e pressurização de filtros-prensa,
onde são encontradas baixas taxas de vazão com grandes alturas
manométricas, as cargas radiais nos rotores são altas e, então,
conjuntos duplos de rolamentos de via úmida são utilizados para
proporcionar um vida útil L10
superior a 40.000 horas (isto é, 10% de
falha em 40.000 horas). Vide capítulo 12 para maiores detalhes sobre
cargas radiais.
Cargas axiais
Em serviços tais como bombeamento em série multi-estágio, onde
cadabombasegueimediatamentedepoisdeoutra(i.easbombasnão
são colocadas espaçadamente ao longo da linha), altas cargas axiais
são encontradas devido à grande altura manométrica de entrada no
segundo estágio e estágios subseqüentes. Para atender a exigência
de vida útil de rolamento mínima, podem ser necessários duplos
rolamentos no lado do acionamento. Vide capítulo 12 para maiores
detalhes sobre cargas axiais.
Mancais e arranjos
Numa Bomba de Polpa, temos tanto forças radiais quanto forças axiais
agindo sobre o eixo e os rolamentos.
A escolha de rolamentos segue duas linhas de raciocínio:
O primeiro arranjo ou conjunto com um rolamento na via úmida,
absorvendosomenteasforçasradiais,eumrolamentonaextremidade
propulsora, absorvendo tanto forças axiais quanto forças radiais.
O segundo arranjo, utilizando rolamentos de rolos cônicos (dos tipos
padrão,fabricadosemmassa)emambasasposições,absorvendotanto
as cargas axiais quanto radias em ambas as posições.

8-47 Eixos e mancais
Escolha de mancais
Na série de Bombas de Polpa, ambos os arranjos são utilizados,
variando conforme a série da bomba
Primeiro arranjo
Segundo arranjo
No desenho vertical onde o segmento em balanço é extremamente
longo, utiliza-se o primeiro arranjo de rolamentos.

9-49 Acionamentospara bombas de polpa
9. ACIONAMENTOS PARA BOMBAS DE POLPA
Existem dois desenhos básicos de acionamentos para Bombas de
Polpa:
1. Acionamentos indiretos utilizados nas bombas horizontais e
verticais, consistindo de motor (em vários arranjos de acionamento)
e de transmissão (correia em V ou redutor).
Este conceito permite a liberdade de escolher motores de baixo
custo (de 4 pólos) e componentes de acionamento conforme o
padrão industrial local. Tem-se também boa flexibilidade para alterar
o desempenho da bomba através de uma simples mudança de
velocidade.
2. Acionamentos Diretos são sempre utilizados em bombas
submersíveis e, onde casos em que a aplicação assim determinar,
também nas bombas horizontais e verticais.
Por este conceito de acionamento fazer com que ele seja parte
integral da bomba, isto causa problemas tanto para o fornecimento
de componentes quanto para a alteração do desempenho da bomba.

9-50Acionamentospara bombas de polpa
Acionamentos indiretos
Escolha de motores
De longe, o motor mais comum é o motor de indução tipo‘gaiola-de-
esquilo’que é econômico, confiável e produzido em todo o mundo.
Apráticanodimensionamentodemotoresdebombasédeestabelecer
um fator de segurança mínimo,
acima da potência absorvida calculada, de 15%.
Essamargemlevaemcontaincertezasnocálculodecargasdetrabalho
e modificações do tipo de trabalho posteriormente.
ComunidadespropulsorasdecorreiaemV,énormaloptarpormotores
de quatro pólos pois isto proporciona o arranjo/conjunto propulsor
mais econômico.
Arranjos de acionamentos/acionadores
Háváriosarranjos(disposições)deacionamentodisponíveisemrelação
a motores elétricos com propulsão a correia, isto é: superior, superior
reversa, e montagem lateral.
Comentários sobre arranjos de acionamento
Os arranjos mais comuns de unidades propulsoras são os de motores
com montagem lateral e superior. A montagem em posição sobre a
bombaégeralmenteamaiseconômicaeelevaomotor,distanciando-o
do piso e de derramamentos.
Se a bomba tiver desenho do tipo “back-pull out” e for montada
sobre uma base de manutenção deslizante a manutenção pode ser
significativamente simplificada.
Limitações em relação à montagem superior:
O tamanho do motor é limitado pelo tamanho da estrutura da bomba.
Se a montagem superior não puder ser utilizada, utilize motores de
montagem lateral (com trilhos deslizantes para o tensionamento da
correia).

Transmissões por correia em V (V-belt) (acionamentos de velocidade fixa)
Os diâmetros dos rotores de Bombas de Polpa (de metal duro ou
elastômeros) não pode ser alterado com facilidade, portanto, para
se conseguir alterações no desempenho, é necessário uma mudança
na velocidade. Isso se faz, normalmente, com um propulsor a correia
em V. Alterando-se uma ou ambas as polias, pode-se fazer a“sintonia
fina” da bomba para alcançar o ponto de carga de trabalho, mesmo
quando as aplicações são alteradas.
Contanto que as correias estejam tensionadas corretamente, os
modernos acionamentos a correia emV são extremamente confiáveis,
com uma vida útil esperada de 40 000 horas e perda de potência de
menos de 2%.
A razão de velocidade máxima típica para os acionamentos a correia
em V é de 5:1, com motores de 1500 rpm, e 4:1 com motores de 1800
rpm.
Transmissões a correia em V - limitações
Quando a velocidade da bomba for baixa demais (bombeamento de
dragagem) ou quando a potência for alta demais, as correias em V
não são adequadas.
Nesses casos, é necessário o uso de redutores ou correias dentadas.
Os acionamentos a correia dentada estão se tornando cada vez mais
populares, proporcionando a flexibilidade dinâmica de um propulsor
a correia em V com tensão mais baixa.

Acionamentos de velocidade variável
Para certas aplicações (condições de vazão variáveis, longas linhas de
tubulação, etc.), devem ser utilizados acionamentos de velocidade
variável.
Com os acionamentos de velocidade variável, a vazão da bomba
centrífuga pode ser controlado com rigor fazendo a ligação da
velocidade com um medidor de vazão. Mudanças na concentração
ou no tamanho das partículas então têm efeito mínimo sobre a vazão.
Caso uma linha de tubulação comece a bloquear, a velocidade
aumentará para manter a velocidade de vazão constante e ajudar a
prevenir o bloqueio.
Acionamentoseletrônicosmodernos,particularmenteosacionamentos
de frequência variável oferecem muitas vantagens (podem ser
utilizados com motores padrão) e são largamente utilizados
Acionamentos de velocidade variável - limitações
Only price, which is considerable, prevents wider use!!
Acionamentos com“motor a combustão”
Em áreas remotas ou locais de construção ‘green field’ (construções
em áreas pioneiras) os equipamentos móveis temporários ou de
emergência são frequentemente acionados por motores industriais a
diesel. Fornecidos prontos para operarem montados sobre estruturas
basedebomba,umconjuntodebombaacionadaadieselproporciona
desempenho variável em relação à velocidade variável de motor.

10-55 Desempenho hidráulico
10. DESEMPENHO HIDRÁULICO
Para realmente compreender o que é uma Bomba de Polpa e seu sistema, é essencial ter um
entendimentobásicodofuncionamentoedesempenhodestetipodebombaecomoelafuncionaem
conjunto com o sistema de tubulação da instalação.
O desempenho hidráulico de uma Bomba de Polpa depende de duas considerações hidráulicas
igualmente importantes:
I. AscondiçõeshidráulicasdentrodaBombadePolpaedosistema
que ela está alimentando envolvem:
“o desempenho da Bomba de Polpa (altura manométrica de saída
e capacidade)”
“tubulação de descarga e sistema de polpa (perdas de carga)”
“efeitos da polpa sobre o desempenho da bomba”
II. As condições hidráulicas no lado da sucção da bomba
envolvem:
“altura manométrica de sucção ou elevação - positiva ou negativa”
“pressão atmosférica (dependendo da altitude e do clima)”
”tubulações de entrada (perdas de carga)”
”temperatura da polpa (afetando a pressão de vapor da polpa)”
Para uma operação otimizada estas duas condições hidráulicas
precisam ser consideradas e são igualmente importantes!!

10-56Desempenho hidráulico
Curvas de bombeamento
O desempenho de uma Bomba de Polpa é normalmente ilustrado
através de curvas de desempenho com água limpa.
A curva básica para desempenho é a curva HQ (Head/Capacity), isto
é Altura manométrica por Capacidade, mostrando a relação entre
a altura manométrica de descarga de polpa e a capacidade (vazão
volumétrica) à velocidade constante do rotor.
Tipos de curvas H/Q para bombas
Comentários:
Curva ascendente para Às vezes especificado (estável)
fechamento de válvula

Curva descendente para Às vezes inaceitável
fechamento de válvula (instável)

Curva íngreme Às vezes desejável

Curva plana NamaioriadasBombasdePolpa
Capacidade
Capacidade
Capacidade
Capacidade
Altura
manométrica
Altura
manométrica
Altura
manométrica
Altura
manométrica

Desempenho hidráulico – que curvas são necessárias?
Para uma completa descrição do desempenho de uma Bomba de
Polpa, precisamos das seguintes curvas:
1. Diferença de altura manométrica da bomba em função do vazão
(curva HQ)
2. Curva de eficiência em função do vazão
3. Potência (entrada) em função do vazão
4. Características de cavitação em função do vazão (NPSH - Net
Positive Suction Head)
Obs!
Todas as curvas para altura manométrica , potência e eficiência
somente são válidas se a altura manométrica da entrada da bomba
for suficiente. Se este não for o caso, o desempenho da bomba será
reduzido ou falhará. Leia sobre NPSH mais adiante.
Altura
manométrica
Capacidade

Curvas H/Q – as leis de afinidade das bombas
Para se conseguir descrever o desempenho de uma Bomba de Polpa
em várias velocidades ou diâmetros de rotor, precisamos traçar uma
série de curvas. Isso se faz utilizando as leis de afinidade das bombas.
As leis para diâmetro fixo de rotor:
Para uma mudança em velocidade, mantendo um diâmetro fixo de
rotor, as leis a seguir se aplicam onde:
H= altura manométrica Q= Capacidade N= Velocidade
P= Potência
Com Q1, H1 & P1 a uma determinada velocidade N1 e Q2, H2 & P2, à
nova velocidade N2, são calculadas:
Q1/Q2 = N1/N2 ou Q2 = Q1x N2/N1
H1/H2 = (N1/N2)2
ou H2 = H1x (N2/N1)2
P1/P2 = (N1/N2)3
ou P2 = P1(N2/N1)3
A eficiência permanece aproximadamente a mesma.
HQ Curva N
1
N
2
N1
N2
Q
Curva de potência

As leis para velocidade fixa de rotor:
Para uma mudança no diâmetro do rotor, mantendo uma velocidade
fixa, as leis a seguir se aplicam onde:
H= altura manométrica Q= Capacidade D= Diâmetro
P= Potência
Com Q1, H1 & P1 num determinado diâmetro D1 e Q2, H2 & P2, no
novo diâmetro D2, são calculadas:
Q1/Q2 = D1/D2 ou Q2 = Q1x D2/D1
H1/H2 = (D1/D2)2
ou H2 = H1(D2/D1)2
P1/P2 = (D1/D2)3
ou P2-= P1x(D2/D1)3
Efeitos da polpa no desempenho da bomba
Como dissemos antes, as curvas de desempenho de bombas se
baseiamemtestescomágualimpa.Portanto,correçõessãonecessárias
quando se trata do bombeamento de polpas.
Uma determinada polpa terá que ser tratada ou como ‘polpa que
sedimenta’ou‘polpa que não sedimenta’(viscosa).
Geralmente,ascomtamanhodepartícula<50micrasãotratadascomo
‘polpa que não se sedimenta’(viscosas).
HQ Curva D
1
D
2
D1
D2
Q
Curva de potência

Desempenho de bombas com polpas que sedimentam
Para polpas que se sedimentam e cálculos manuais, a correlação
estabelecida por Cave é o método mais comum de se levar em conta
os efeitos de sólidos sobre o desempenho de uma bomba.
Métodos posteriores, como o método da Metso Minerals, que incluem
o efeito do tamanho da bomba são utilizados quando softwares de
dimensionamento, como o PumpDim, são utilizados.
Estes métodos são mais precisos e o método Cave frequentemente se
mostra conservador demais.
Isto proporciona um fator de mudança de regras no fator HR/
ER derivado do tamanho de partícula sólida (d50
), densidade e
concentraçãomédias.HR(HeadRatio),arelaçãodealturamanométrica
é igual ao ER (Efficiency Ratio), a relação de eficiência
Altura da polpa /HR = altura manométrica de curva d’água.
Eficiência da polpa = Eficiência em água x ER.
A altura manométrica em água (e a vazão) são utilizadas para
determinar a velocidade da bomba e a eficiência em água. A altura
manométrica em polpa e a eficiência em polpa são utilizadas para o
cálculo de potência.

Classificação do desempenho conhecido em água para trabalhos com
polpaemtermosdediferencialdealturamanométricaeeficiência.HR/
ER - Head and Efficiency Ratio (Relação Altura Manométrica/Eficiência.
CONCENTRAÇÃO
DESÓLIDOS
(%
de
m
assa)
DIÂMETRO MÉDIO DA PARTÍCULa (d50), /mm
DENSIDADERELATIVADOSSÓLIDOS

Desempenho de bombas com polpas que não sedimentam (polpas
viscosas)
Parapolpasviscosas,odesempenhodabombaéclassificadodeacordo
com as normas do American Hydraulics Institute.
Estes gráficos usam a viscosidade verdadeira para classificar a bomba,
não a viscosidade aparente. Vide da página 11:87 em diante para
informaçõessobreadiferençaentreviscosidadeverdadeiraeaparente.
Deve-se notar que a classificação de Altura Manométrica, Eficiência
e Vazão é calculada a partir do B.E.P. (Ponto de Melhor Eficiência) da
bomba classificada e não a partir do ponto de trabalho.
Para Bombas de Polpa estes fatores de reclassificação podem ser
consideradas como bastante conservadores pois todo o trabalho de
desenvolvimento realizado pelo American Hydraulics
Institute foi feito em relação a bombas de processamento com rotores
estreitos.
AsBombasdePolpatradicionalmenteutilizamrotoresbastantelargos
e são, portanto, menos afetadas.
Curva típica para polpas que não sedimentam
Altura
manométrica
Q/H
Capacidade
Eficiência
Potência
Viscosa
Viscosa
Viscosa
Água
Água

Capacidade em 100 USGPM (ao Ponto de melhor Eficiência - B.E.P.)
Fig. 63 TABELA DE CORREÇÃO DE DESEMPENHO
Tabela de correção para líquidos viscosos
TABELA DE CORREÇÃO DE DESEMPENHO
FATORESDECORREÇÃO
CAPACIDADEEEFICIÊNCIAALTURAMANOMÉTRICAALTURAMANOMÉTRICAEMPÉS(PRIMEIROESTÁGIO)

Altura manométrica e pressão
Éimportanteentenderadiferençaentre“alturamanométrica”(“head”)e“pressão”quandosetratado
desempenhodeumaBombadePolpa.“Bombascentrífugasgeramalturamanométricanãopressão!!”
Exemplo
Para uma bomba produzindo 51,0 m ((167 pés) de altura manométrica
de água, a pressão de manômetro seria de 5,0 bar (72,5 psi).
Em polpa pesada com S.G. (Peso Específico) de 1,5, a altura de 51,0 m
(167 pés) apresentaria uma pressão de manômetro de 7,5 bar (108.8
psi).
Em trabalho com óleo combustível leve de S.G (Peso Específico) 0,75,
a altura de 51,0 m (167 ft) apresentaria uma pressão de manômetro
de 3,75 bar (54,4 psi).
Obs! Para a mesma altura manométrica, a leitura de manômetro e a
potência de bomba requerida irão variar conforme o S.G. (Specific
Gravity : Peso Específico).
O problema em medir a altura manométrica com um manômetro
Mesmo que o manômetro esteja marcado para indicar metros, o que
ele realmente mede é pressão.
Se o seu S.G. (Peso Específico) estiver mudando, qual é a altura
manométrica de sua bomba ??
Água Polpa
Água
Polpa
Óleo
Combustível
Óleo
Combustível

Condições hidráulicas no lado da sucção
Net Positive Suction Head (NPSH) ou‘Altura Líquida de Sucção Positiva’
To ensure that a Slurry Pump performs satisfactorily, the liquid must
at all times be above the vapour pressure inside the pump.
Para assegurar que uma Bomba de Polpa trabalhe de maneira
satisfatória, o líquido deve estar sempre acima da pressão de vapor
dentro da bomba.
Isso se consegue estabelecendo uma pressão suficiente do lado de
sucção da bomba.
Esta pressão necessária é chamada de:
“NetPositiveSuctionHead”,conhecidacomoNPSH*(‘AlturaLíquida
de Sucção Positiva’).
Se pressão de entrada estiver, por qualquer motivo, baixa demais,
a pressão na entrada da bomba cairia até atingir a menor pressão
possível do líquido sendo bombeado: a pressão de vapor.
*O termo NPSH é um padrão de nomenclatura internacional e é
adotado na maioria dos idiomas
Pressão de vapor e cavitação
When the local pressure drops to the liquid vapour pressure, vapour
bubbles start to form. These bubbles are carried by the liquid to
locationswithhigherpressure,wheretheycollapse(implode)creating
extremely high local pressures (up to 10,000 bar), which can erode the
pump surfaces.
Estasminiexplosõessãochamadasdecavitação;videtambémpágina
10:65


A cavitação não é, como às vezes se afirma, gerada por ar dentro do
líquido.
Trata-se da fervura do líquido à temperatura ambiente devido à
redução de pressão. Ao nível do mar, a pressão atmosférica é de 1
bar e a água ferve a 100º C. A uma altitude de 2.000 metros, a pressão
atmosférica cai para 0,72 bar e a água ferve a 92º C. Vide também a
tabela na página 10-66 e o diagrama na página 10-67.
Um importante efeito causado pela cavitação é uma queda marcante
na eficiência da bomba causada por uma queda na capacidade e na
altura manométrica da bomba. Podem ocorrer também vibrações e
danos mecânicos.
A cavitação é uma questão importante principalmente quando:
• O local de trabalho fica a altitude elevada
• Quando se opera em elevação por sucção (suction lift). Vide
também página 10:69
• Quando são bombeados líquidos a alta temperatura
NPSH baixo demais causará cavitação !!
É importante checar o NPSH tanto no procedimento para o
dimensionamento quanto no início de operação.
Como se calcula o NPSH?
Como sabemos qual NPSH (altura manométrica de sucção) estamos
procurando?
Para todas as bombas, existe sempre um valor obrigatório (requerido)
de NPSH conhecido NPSHR. Este valor não é calculado; ele é uma
propriedade daquela bomba.
Em todas as curvas traçadas para as bombas, este valor requerido de
NPSH é apresentado para várias vazões e velocidades.
OsistemaemquestãodevenosforneceroNPSHdisponível,conhecido
como NPSHA (Available).


Agora precisamos checar o valor disponível de NPSH (o NPSHA) do
lado de sucção da bomba.
Obs! O valor de NPSHA (o NPSH disponível) sempre terá que ser
maior do que o valor de NPSHR (o NPSH requerido)!
NPSH – cálculos
Temos que resumir todas as alturas manométricas e deduzir todas
as perdas no sistema de tubulação do lado da entrada/admissão da
bomba.
Alguns números úteis:
A pressão atmosférica na altura manométrica em água (metros)
necessária para gerar uma pressão de 1 ATM nas diferentes altitudes
(metros Acima do Nível do Mar = mANM)
mANM H2
O Altura Manométrica (m)
0 10,3
1 000 9,2
2 000 8,1
3 000 7,1


Curva representando a pressão de vapor para a água a diferentes
temperaturas (ºC).
Fórmula para o cálculo de NPSHA
NPSHA = pressão ATM em m água + (-) Head (altura manométrica)
– perdas do sistema – pressão de
Exemplo:
Instalação de uma Bomba de Polpa tipo Metso HM 150 a grande
altitude, e.g. Chuquicamata, Chile.
Carga de Trabalho: 65 m de altura manométrica a
440 m3/hora
Localização da Planta: 2.800 m acima do nível do mar resulta
em pressão atm de 7,3 m
Localização do
ponto de alimentação: elevação de 2,0 m (2,0 m abaixo do
bocal de entrada da bomba)
Perda de carga na tubulação
de entrada: 0,5 m
Temp. média de operação: 22 ºC, resultando em pressão de
vapor de 0,3 m
NPSHA é 7,3 - 2,0- 0,5- 0,3 = 4,5 m
ONPSHRdeacordocomacurvadedesempenhodabombaéde6,0m
O NPSHA (disponível) é 1,5 m baixo demais !!
A mesma instalação no norte da Europa ao nível do mar teria dado
um valor de NPSHA (disponível) de 7,5 m.
NPSHA está OK!
20 40 60 80 100
10
8
6
4
2
VapourPressure
(m)
Temperature (C )
oTemperatura (ºC)
PressãodeVapor

Cavitação – resumo
Se o NPSHA (disponível) for menor do que o NPSHR (requerido) o
líquido irá se vaporizar no olho do rotor.
Se a cavitação aumentar, as quantidades de bolhas de vapor irão
restringirseveramenteaáreadevazãotransversaldisponívelepoderá,
de fato, causar bloqueio por vapor da bomba, desta forma impedindo
o líquido de passar pelo rotor.
Quando as bolhas de vapor se deslocam do rotor para uma região de
maior pressão, elas entram em colapso com tanta força que poderá
ocorrer dano mecânico.
Acavitaçãobrandapoderácausarumpoucomaisdoqueumaredução
de eficiência e desgaste moderado. A cavitação severa causará ruído
excessivo, vibração e dano.
Obs!AsBombasdePolpasofremmenosdanosporcavitação,devido
à sua concepção pesada, largas aberturas de passagem hidráulica
e o material utilizado em sua construção, quando comparadas com
bombas de processamento.

Bombas que operam com sucção em elevação
Quando calculamos a carga de trabalho da bomba em “região alta
na Cordilheira dos Andes”(na pagina 10:67 acima), a sucção era fator
crítico.
Normalmente, a Bomba de Polpa padrão irá operar de maneira
satisfatória em aplicações de elevação por sucção, porém somente
dentro dos limites do projeto da bomba, o que significa que
“O NPSHR (requerido) é menor do que o NPSHA (disponível)!”
A elevação máxima por sucção é calculada facilmente para cada
aplicação utilizando a fórmula a seguir:
Elevação Máx. por sucção = pressão atmosférica - NPSHR - pressão
de vapor.
Preparação de Bombas de Polpa

Em qualquer bomba centrífuga, precisamos substituir o ar existente
do lado molhado por líquido!
Isso pode ser feito manualmente, mas estas aplicações costumam
ocorreremambientesindustriaisondeprecisamosdeumequipamento
automatizado.
.

Bomba auto-escorvante
Uma maneira de se fazer o priming ou preparação automática é
utilizando um sistema auto-escorvante assistido a vácuo.
O sistema requer o acréscimo dos seguintes componentes básicos à
Bomba de Polpa:
1.Bombadevácuoacionadacontinuamenteapartirdoeixoprincipal,
retirando o ar da carcaça da bomba.
2. Tanque de ‘Priming’ / Preparação, fixado a parafuso do lado de
sucção da bomba, regulando o nível de água e protegendo a bomba
de vácuo contra a entrada de líquido.
3. Descarga, válvula anti-retorno, instalada no bocal de saída/
descarga da bomba, isolando a linha de saída durante o ‘priming’
(enquanto se realiza o‘priming’).
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Slurry pump basic 2012 ed1_pt

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