INTRODUÇÃO São muitos os tipos de bombas empregadas nos navios, enorme sua implicação deci decisi siva va sua sua crit criteri erios osaa esco escolh lha, a, poi poiss as cond condiç ições ões a que são são subm submeti etidas das podem podem ser ser extremamente severas. Conforme a finalidade a que se destinam, podemos classifica-la em:
Bombas de uso geral. Asseguram a navegabilidade do navio; proporcionam condições sanitárias e de segurança para a tripulação e aos passageiros;
Bombas para atender aos sistemas principais e auxiliares das centrais de vapor, de modo a assegurar condições normais à sua operação;
Bomb Bombas as espec especia iais is em nav navios ios petr petrol oleir eiros os,, quebr quebra-g a-gel elos os,, drag dragas as,, nav navio ioss pesqueiros, frigoríficos, granaleiros, etc;
Bombas de apoio ao equipamento do armamento em navios de guerra.
2. BOMBAS PARA USO GERAL NO NAVIO Compreendem os seguintes tipos: •
Bombas de água para lastro
Usadas Usadas para para man manter ter as con condiç dições ões de equi equilíbr líbrio io indi indispe spensá nsávei veiss à nav navega egabil bilida idade, de, bombeiam água para os reservatórios, transferem de um reservatório para outro para equilibrar a carga e esvaziam os reservatórios quando necessário. São capazes de encher os tanques de lastro num período de 04 a 10 horas conforme o tamanho da embarcação, geralmente são usadas bombas centrífugas de eixo horizontal ou vertical com dupla aspiração acionada por motor elétrico ou turbina a vapor. Devem bombear descargas até cerca de 300 l/s com altura manométrica de 30 m, girando com rotação próxima de 1.000 rpm. Para navios muito grandes são usadas bombas hélico-centrífugas de eixo horizontal, dupla aspiração fornecendo descargas de 1.400 l/s. As carcaças dessas bombas são de bronze e rotor de bronze comum ou de ligas especiais compostas desse mesmo material, o eixo é de aço-cromo e as buchas de ligas de bronze.
Figura 01: Bomba hélico-centrífuga de dupla aspiração, carcaça bipartida fabricação KSB com vazão de 5.000 m3/h. Fonte: KSB do Brasil. •
Bombas para drenagem
Removem de poços especiais pequenos volumes de água acumulada, provenientes de chuvas tempestuosas, e que passam por juntas deficientemente vedadas em escotilhas, alçapões e portas. São necessárias bombas centrífugas de drenagem de pequena capacidade, na casa de máquina. Caso a água recolhida não seja salgada ou contaminada, pode ser reaproveitada após tratamento no próprio navio. As bombas de drenagem são geralmente do tipo centrífugo, rotor imerso. Funcionam automaticamente quando a água no poço atinge o nível desejado. •
Bombas de água potável
São empregadas para bombear água das instalações portuárias do cais para o interior dos reservatórios de água potável do navio, bombear dos reservatórios de água potável aos reservatórios hidropneumáticos, a fim de ser utilizada nos aparelhos de pressão necessária e bombear a água de resfriamento dos cilindros e pistões dos motores de combustão interna dos compressores. Usam-se várias bombas em paralelo, cuja ligação é feita automaticamente por meio de atuação de válvulas de pressão constante que permitem conservar a mesma pressão nos encanamento para valores variáveis do consumo de água. A fim de conseguir esse objetivo, transdutores comandam dispositivos que ligam e desligam as bombas, colocando duas, três ou mais em paralelo conforme o consumo.
Figura 02: Instalação de distribuição com bombeamento direto. Fonte: Bombas e instalações de bombeamento •
Bombas de combate a incêndio
São geralmente centrífugas, aspiração dupla, eixo horizontal ou vertical atinge valores de vazão na ordem de 100 l/s e pressões de 60 a 150 mca e 3.500 rpm. Se for necessário
maior pressão, usa-se bomba de dois ou mais estágios nas embarcações de combate a incêndio que exigem o lançamento da água à distâncias. Geralmente são previstas as possibilidades de entrar em ação outras bombas quando necessário maior descarga, ou em série, quando necessário maior pressão. O acionamento deve ser feito de preferência diretamente por uma turbina a vapor, ou por um motor diesel, para assegurar o funcionamento da bomba no caso de defeito na instalação elétrica Ainda se usam, com freqüência, bombas alternativas acionadas por vapor nas instalações de combate a incêndio. •
Bombas para limpeza com jato d’água
O convés e certos porões e depósitos devem ser lavados com fortes jatos d’água Usam se bombas semelhantes às empregadas para combate a incêndio com vazões de 50 a 150 l/s, sob pressões de 30 a 100m, provenientes de bombas com rotação de 3.500 rpm, são comuns. Para grandes descargas e pressões são necessários equipamentos especiais para um jato adequado “Canhão d’água”.
Figura 03: Bomba naval. Fonte: Sulzer do Brasil S/A A água de limpeza a jato pode ser fornecida pela própria bomba de incêndio, através de um by-pass, reduzindo-se, se necessário, a pressão com uma válvula de “quebra pressão”. A água bombeada nesse serviço é geralmente a água do mar. Podemos observar na figura 04, bomba naval com desenho em corte da bomba naval de fabricação Sulzer série MIS.
Figura 04: Bomba naval em vista em corte. Fonte: Sulzer do Brasil S/A
Nomenclatura 010.00 Carcaça 030.00 Tampa de vedação 040.00 Rotor 050.00 Anel de desgaste (da carcaça) 050.01 Anel de desgaste (da carcaça) 070.00 Tampa de selo mecânico 090.00 Eixo 100.00 Corpo de mancal 120.00 Suporte do motor 140.00 Anel defletor 164.00 Rolamento 220.00 Selo mecânico
306.00 Luva do Eixo 326.00 Disco de apoio 340.00 Tampa de mancal 400.00 Acoplamento 430.00 O-ring 430.01 O-ring 432.00 Junta 452.00 Parafuso sextavado 462.00 Porcas de segurança 510.00 Arruela de segurança 510.01 Arruela de segurança 560.00 Prot. acoplamento
3. BOMBAS PARA CENTRAL DE VAPOR Devido às condições de continuidade de operação a que devem atender, as bombas para as várias finalidades em uma central de vapor obedecem as especificações extremamente rigorosas de projetos e fabricação. A complexidade das instalações vai desde as pequenas unidades de geradoras de vapor à grandes centrais de turbinas de vapor, unidades geradoras para acionamento de alternadores elétricos cuja potência atinge centenas de milhares de quilowatts. •
Bombas de Vácuo
Usam-se atualmente de preferência bombas de vácuo tipo “anel d’água”, em substituição aos injetores a vapor, para a extração da mistura de ar e vapor de água dos condensadores. •
Bombas de alimentação da caldeira (boiler feed pumps)
Recebem a água do aquecedor desaerador e a bombeiam para a caldeira. Quando acionadas por motores elétricos, podem girar a 3500 rpm e, quando por turbinas a vapor, ou pelo próprio turbogerador, podem girar até a 12000 rpm. É empregada nas instalações de média e grande capacidades, para conseguir melhor rendimento em sua velocidade são adicinados motores de velocidades variáveis. Estas variações de velocidades são obtidas através de um regulador automático, o qual controla a admissão de vapor na turbina para manter constante a pressão manométrica da bomba. Os navios mercantes que operam por longos períodos sob carga constante permitem que a bomba de alimentação da caldeira possa ser acionada diretamente pelo prolongamento do eixo do turbogerador ou da turbina principal de propulsão. Neste caso deve-se instalar uma bomba auxiliar para funcionar com capacidades menores ou em emergências. Para a bomba de alimentação ser ligada à turbina principal do navio, deve haver um acoplamento que permita desligá-lo e outro para embreá-lo a uma turbina auxiliar que funcione na rotação necessário, quando a unidade geradora principal estiver em regime de baixa rotação. Podem-se usar bombas de dois estágios até cerca de 100kgf/cm² com o acionamento por turbina de alta rotação, para pressões maiores deve-se usar maior número de estágio de bombas.
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Bombas de extração do condensado (condensate pumps)
Geralmente são empregadas bombas centrígas de dois estágios, preferencialmente em eixo vertical, para permitir condições de aspiração mais favoráveis. •
Bombas de circulação para resfriamento do condensador
Um navio acionado por turbina a vapor necessita de uma ou mais bombas centrífugas de eixos vertical e horizontal com dupla aspiração para atender esta finalidade. Em navios com central a vapor de alta capacidade, a água deverá ser suprida em valores que alcançam de 1000l/s para H = 8m a 2000l/s para H = 5. Nestes casos, recomendase o uso das bombas hélio-centrífugas, helicoidais e até axiais (neste último caso, convém que as pás sejam de passo variável para melhor regulagem e bom rendimento). A água usada é a do mar, e os reservatórios laterais no casco do navio funcionam como depósito para a operação de resfriamento da água que arrefece o condensador. •
Emprego das bombas conforme a sua aplicabilidade
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Turbo bombas
As turbobombas em geral, e mais particularmente utilizadas as bombas centrífugas, são usadas nos navios como: •
Bombas para água salgada (podem ser compostas de ferro fundido ou bronze) Bombas para carregamento de óleo no navio. Bombas para instalação de água quente central. Bombas para instalação de água gelada central. Bombas para instalação de água destilada. Bombas para instalação de água para resfriamento das máquinas. Bombas para instalação de ar condicionado com emprego de água gelada. Bombas Rotativas
São usadas principalmente:
Resfriamento de motores alimentação da caldeiras. Bombeamento de óleo lubrificante nos mancais.
Para uso marítimo essas bombas possuem eixo vertical para ocuparem menos espaço físico. •
Bombas Alternativas
São acionadas por vapor e empregadas para bombeamento. São utilizadas em:
Lastro de água no mar. Água de drenagem Água de alimentação das caldeiras. Água potável. Água para combate a incêndio. Óleo combustível. Esgotos sanitários.
Ainda são bastante utilizadas as bombas alternativas acionadas diretamente pelo vapor dos navios, devido a sua simplicidade, confiabilidade e rendimento satisfatório. Escolhem-se muito frequentemente bombas deste tipo como bombas stand-by, pois sendo alimentadas por vapor e não por eletricidade, têm condições de funcionarem numa pane na instalação elétrica. Esta é uma exigência da construção naval. Deve-se ressaltar que, os navios devem ter sempre bombas de emergência. Em certas instalações, são utilizados intercomunicação com o circuito de outra bomba, para segurança adicional.
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Bombas alternativas adicionadas para motores elétrico ou diesel
Embora menos usadas que as bombas acionadas por vapor, são, entretanto, utilizadas para as mesmas finalidades.
4. BOMBAS PARA NAVIO PETROLEIRO São bombas destinadas a bombear petróleo dos depósitos dos navios em operações de carga e descarga. Normalmente usam-se bombas centrífugas de eixo vertical ou horizontal com rotor de dupla aspiração, são capazes de descarregar grandes volumes de petróleo para que possa ser rentável. Para que a bomba resista às condições adversas do lastreamento do navio com água salgada, as bombas em geral, obedecem às seguintes especificações: •
A caixa caracol, rotor e os anéis de vedação são em bronze;
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Eixo em aço monel e luva do eixo em K-monel;
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Mancais com rolamento de esferas e selos mecânicos especiais.
Essas bombas permitem uma capacidade de descarga de até 7500 m³/h e pressão de até 200 mca. Os óleos bombeados nos petroleiros possuem uma viscosidade compreendida entre 130 e 500 SSU lembrando que para conseguir baixa viscosidade o óleo deve ser aquecido, tornando a utilização das bombas centrífugas aceitável. Deve-se atentar que o petróleo apresenta uma grande porcentagem de ar e gás de hidrocarbonetos que devem ser removidos antes da entrada do óleo na bomba e no rotor utilizando-se de dispositivos especiais de remoção de gases. •
Materiais das bombas
As condições impostas pela maresia e da água salgada são determinantes para a escolha dos materiais empregados na construção das bombas, por isso há emprego de bronze ao ferro fundido entre outros tratamentos para mancais, eixos e rotores.
5. INSTALAÇÕES DE COMBATE A INCÊNDIO Nos navios empregam-se várias soluções de instalação, as mais empregadas são as dos esquemas abaixo figura 05 e 06. A figura 05 demonstra um esquema com uma bomba rotativa de óleo acionada por um motor diesel e um motor oleodinâmico que movimenta a bomba de combate a incêndio de eixo vertical colocada em uma caixa cilíndrica tipo CAN, localizada em nível inferior ao do mar.
Figura 05: Instalação típica de bombeamento de água para combate a incêndio
A figura 06 apresenta a bomba de incêndio de eixo horizontal ligada diretamente ao motor diesel, o qual aciona uma bomba rotativa de óleo de dimensões bem menores que a referida na figura 05. O motor oleodinâmico aciona uma bomba booster para escorva da bomba de incêndio e se situa em nível suficientemente baixo para estar sempre escorvada. É claro que, se fosse possível colocar o equipamento diesel-bomba abaixo do nível da água, seria dispensável o sistema auxiliar bomba motor oleodinâmico, mas em geral não é viável instalar o equipamento na profundidade desejada.
Figura 05: Instalação de combate a incêndio com bomba de eixo horizontal.
6. CONCLUSÃO Objetivando agregar conhecimentos como pré-requisito para a disciplina de Máquinas Fluidos Mecânicas, foi desenvolvida a pesquisa sobre o funcionamento e aplicabilidade das bombas utilizadas em navios. Dentre os tópicos abordados é notória a importância das bombas neste tipo de aplicação, pois as mesmas são utilizadas em larga escala nos seguintes sistemas: bombeamento e deslocamento de líquidos, assegurar navegabilidade e equilíbrio ao navio, proporcionar condições sanitárias e segurança à tripulação e passageiros, assegurar condições normais de operação, na carga ou descarga de petróleo, possuindo outras inúmeras aplicações. Baseado na pesquisa em questão, e partindo-se da primícia que o sistema de navegação deve ser assegurado de todas as condições de funcionabilidade e segurança, podemos afirmar que, estas condições só são possíveis em decorrência das inúmeras bombas utilizadas nos navios, e ressaltamos que as mesmas são de grande importância á eficiência do sistema operacional de navegação.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS Harrigton, R.L; Marine Engineering. SNAME, 1971. Hicks, E; Pump Application Engineering, Mcgraw-Hill, 1971. Karassik, I.J; Pump Handbook, Mcgraw-Hill Book Company, 1976. Khetagurov; M. Marine Auxiliary machinery and systems. Peace publishers, Moscou, 1976 Macintyre, A.J; Bombas e instalações de bombeamento-2 Ed, Rio de janeiro: LTC, 1997. Mattos, E. E; Bombas industriais – 2. Ed, Rio de Janeiro: Interciência, 1998.
