Aula 12 e 13 - Sistemas Elevatórios - Associação Bombas e Cavitação

Prévia do material em texto

Hidráulica
Aula 12: Sistemas Elevatórios - Associação
de Bombas em Série e em Paralelo
CENTRO EDUCACIONAL DE ENSINO SUPERIOR DE PATOS 
CENTRO UNIVERSITÁRIO - UNIFIP 
CURSO: ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA: HIDRÁULICA
Outubro, 2020.
Professora: Luísa E L de Medeiros
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: associação em série e em paralelo
Projetos de 
transporte de 
água
Ampla 
variabilidade da 
vazão
Antieconômico 
dimensionar uma 
bomba para a 
vazão de projeto 
Ex.: projetos de 
abastecimento 
humano
Recorre-se em 
associação de 
bombas: em 
série ou em 
paralelo
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: associação em paralelo
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: associação em paralelo
-Cada bomba recalca a
mesma parte da vazão total
do sistema (Q= Q1 +Q2)
-A altura H é a mesma de
cada uma das bombas
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: associação em série:
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: associação em série:
-A mesma vazão passa
através de cada bomba
-As alturas de elevação são
somadas para produzir a
altura total, H=H1+H2.
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: associação em série e em paralelo
1 bomba
2 bombas 
em série
Qx
Hy
Hy
Q
H
H1+H2=H
Q
T1
QE
D
E
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: associação em série e em paralelo
1 bomba
Qx Qx
2 bombas 
em paralelo
Q
H
Q
Q
Q1
Q1
QA
A
T2
QB
B
QC
C
CA Q2Q 
BA QQ 2=
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
A curva característica de uma bomba centrífuga, em certa rotação constante, é
mostrada no gráfico abaixo. A bomba é usada para elevar água vencendo uma
altura geométrica de 12,5m, diâmetro de 0,1m, 65 metros de comprimento,
incluido os comprimentos equivalentes das peças singulares. O coeficiente
f=0,020. A) Trace a curva caracteristica do sistema; B) Determinar a vazão
recalcada e a potência consumida pela bomba; C) Verifique o que ocorre quando
associamos a esta bomba, outra bomba igual, em série e em seguida paralelo.
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Hidráulica
Aula 13: Sistemas Elevatórios - Cavitação
CENTRO EDUCACIONAL DE ENSINO SUPERIOR DE PATOS 
CENTRO UNIVERSITÁRIO - UNIFIP 
CURSO: ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA: HIDRÁULICA
Outubro, 2020.
Professora: Luísa E L de Medeiros
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
O fenômeno da Cavitação
Formação de cavidades (bolhas) em um líquido, em escoamento a partir da 
geração de gases no interior da massa líquida;
DANOS:
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Onde ocorre a cavitação?
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Efeitos da Cavitação
•Queda do rendimento;
•Marcha irregular, trepidação e vibração
pelo desbalanceamento que acarreta;
•Ruído, provocado pelo fenômeno de
implosão das bolhas.
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: Avaliação das condições de Cavitação
•Qual a condição necessárias para não haver cavitação?
•Analisaremos, n caso das bombas, o ponto crítico: o valor
da pressão na entrada do rotor que depende:
•Q, D, L, ε, Zs.
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: Avaliação das condições de Cavitação
•Equacionamento do problema:
•Aplicando a eq. de Bernoulli entre os pontos 1 e 2
Ponto crítico→baixas
pressões
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: Avaliação das condições de Cavitação
•Equacionamento do problema:
•N.P.S.H. d (NET POSITIVE SUCTION HEAND→ Altura de
sucção Disponível)
Característica da instalação. É
a energia (carga) medida em pressão
absoluta disponível na entrada
de sucção de uma bomba hidráulica
•Utilizando a eq. anterior e substituindo:
Bomba não-afogada
Bomba afogada
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: Avaliação das condições de Cavitação
•Equacionamento do problema:
•N.P.S.H. r (NET POSITIVE SUCTION HEAND)
Característica da bomba, fornecida
pelo fabricante, definida como a
carga energética requerida pelo
líquido para atingir o rotor da
bomba.
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: Avaliação das condições de Cavitação
•Para o bom funcionamento do sistema elevatório, é necessário a
desigualdade:
N.P.S.Hd > N.P.S.Hr
Para efeitos práticos a folga=0,5
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Bombas: Determinação da máxima altura estática de sucção
•A altura estática de sucção Z é a variável mais sensível onde há
possibilidades do projetista interferir para o aumento do N.P.S.H.d.
•Conhecendo-se a curva do N.P.H.S.r fornecida pelo fabricante para
uma vazão de recalque, a altura de sucção máxima para a situação
limite, é dada por:
Onde: o sinal positivo corresponde à bomba afogada
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Determinação da pressão atmosférica e da pressão de
vapor:
Pv (absoluta) (Pa) 611 1266 2335 3169 5621 19924 101357
Temperatura (ºC) 0 10 20 25 35 60 100





 −
=
1000
081,0760
6,13
hPa

Pressão de vapor: 
Pressão atmosférica:
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Determinação da pressão atmosférica e da pressão de
vapor:
Pv (absoluta) (Pa) 611 1266 2335 3169 5621 19924 101357
Temperatura (ºC) 0 10 20 25 35 60 100





 −
=
1000
081,0760
6,13
hPa

Pressão de vapor: 
Pressão atmosférica:
Aula 14 – 15/10/2014
Hidráulica
Prof. Maria Cordão
Escoamento em condutos forçados
Dicas práticas para evitar cavitação:
•A linha de sucção deve ser curta e o mais reta possível, evitando excesso
de conexões e, conseqüentemente, diminuindo a perda de carga;
•Usar redução excêntrica na entrada da bomba, o que evita a formação de
bolsas de ar.
•Deve-se utilizar diâmetro de sucção adequado, de forma a evitar
velocidades elevadas na linha de sucção.
•Caso a cavitação já esteja ocorrendo, pode-se injetar ar comprimido junto
aos pontos de baixa pressão, diminuindo o efeito destrutivo. Utilizar
materiais mais resistentes;
•Mas o ideal é que não ocorra cavitação.