Roteiro Sistema De Bombeamento 2016

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Sistemas Elevatórios
Sistema Elevatório	
Um sistema elevatório consiste de um conjunto de conexões, válvulas, tubos, bombas para que se possa transportar água de um reservatório numa cota inferior até um reservatório numa cota superior. A figura 1, a seguir, apresenta o esquema desse sistema elevatório.
Figura 1 – Sistema elevatório.
O sistema elevatório é composto por uma tubulação de sucção, que liga o reservatório inferior à bomba, um conjunto elevatório, que é constituído por uma ou mais bombas acopladas a motores e uma tubulação de recalque, que liga a bomba ao reservatório superior. Em todo esse sistema ainda existem acessórios como registros, válvula de retenção, válvula de pé com crivo, reduções, etc.
Para um melhor entendimento desses sistemas hidráulicos, devemos recordar conceitos importantes já estudados, que envolvem linha de energia, linha piezométrica, perdas de carga distribuída e localizada. 
O sistema representado na fig.1 trata-se de uma bomba não-afogada, pois a cota do eixo da bomba está acima do nível de água do reservatório inferior. Quando a cota do eixo da bomba está abaixo do mesmo, considera-se a bomba como sendo afogada. 
A altura 
 é a altura geométrica que corresponde ao desnível entre os níveis de água dos reservatórios.
Altura Total de Elevação ou Altura Manométrica
Para o dimensionamento de uma bomba hidráulica, ela deve ser capaz de vencer a altura geométrica mais as perdas de carga totais na sucção e recalque, como mostra a equação (1) a seguir:
 (1)
Ponto de Operação da bomba
	Corresponde ao ponto formado pela altura manométrica e pela vazão de trabalho da bomba, sendo utilizado para seleção e especificação do modelo de através de catálogos de fabricantes
Conceitos Importantes
Escorva uma bomba hidráulica: È o preenchimento da linha de sucção e da bomba com o líquido a ser bombeado. Pois se a bomba estiver seca, ela não succiona. 
Válvula de pé com crivo na linha de sucção: É por formada por uma tela e uma válvula de retenção. Tendo por finalidade filtrar e evitar o refluxo do líquido, mantendo a linha de sucção e a bomba preenchida com o líquido.
Válvula de retenção na linha de recalque: As válvula retenção (sentido único) são colocadas na tubulação de recalque para evitar o golpe de aríete no eixo da bomba, quando a mesma é desligada. Utilizar uma válvula de retenção a cada 20 m de desnível.
Partida (ligar) uma bomba centrífuga: A linha de sucção e a bomba devem estar cheios de líquido e o registro da linha de sucção totalmente aberto. Caso a linha de recalque esteja seca, é necessário que o registro da linha de recalque esteja fechado, sendo aberto lentamente após o acionamento da bomba.
Golpe de aríete em sistemas hidráulicos: É a elevação brusca de pressão produzida quando o movimento de um líquido é modificado bruscamente.
Exemplos:
	- Fechamento rápido de um registro;
	- Desligamento de bomba sem válvula de retenção no recalque;
Curva Característica da Bomba
Os fabricantes de bombas apresentam nos seus catálogos, curvas dimensionais da altura de elevação em função da vazão. Elas são obtidas em ensaios de laboratórios, como a curva representada pela figura 2 a seguir:
Figura 2 – Curva característica da bomba.
Associação de Bombas em Série e em Paralelo
Muitas vezes faz-se a associação de bombas em série ou em paralelo para poder atingir uma determinada vazão e altura de elevação definida no projeto. Normalmente utiliza-se bombas iguais, pois facilita a manutenção e a curva final obtida em mais estável.
Na associação em série a entrada da segunda bomba é conectada à saída da primeira bomba. A vazão passa a ser a mesma para as duas e a altura total de elevação de cada bomba é somada para se obter a altura total de elevação da associação, como mostra a figura 3:
Figura 3 – Associação de bombas em série.
Na associação em paralelo, cada bomba recalca a mesma quantidade de vazão e a altura total de elevação do sistema é a mesma para cada bomba, como mostra a figura 4:
Figura 4 – Associação de bombas em paralelo
Fórmula de Bresse
Para projetos de sistemas elevatórios, duas questões devem ser consideradas, qual seria o diâmetro da tubulação de recalque e qual a potência do conjunto motor-bomba. Sabe-se que a altura de elevação da bomba está diretamente ligada à perda de carga na tubulação, que por sua vez, depende do diâmetro adotado. Diâmetros maiores acarretam custos maiores com relação à tubulação, porém, reduz a perda de carga na instalação, acarretando valores de potência menores para as bombas. No caso inverso, o conjunto elevatório ficará mais caro, por exigir potências maiores, porém, custos menores para a linha adutora serão encontrados. Observe que a escolha do diâmetro não é uma situação simples e que requer várias análises de custos para se definir um diâmetro mais econômico. 
Uma fórmula que dá uma idéia inicial de quais diâmetros deveriam ser analisados, é a fórmula de Bresse, como mostra a equação (8):
 (8)
onde 
 é uma constante que depende de vários fatores, custo de mão-de-obra, material, manutenção, etc. e seu valor varia entre 0,7 a 1,3.
Obs.1: Para o diâmetro de recalque, escolher o diâmetro comercial mais próximo do calculado.
Obs.2: Para o diâmetro de sucção, deve-se adotar o diâmetro comercial imediatamente acima do diâmetro de recalque adotado.
Essa fórmula é valida para uma bomba trabalhando 24 horas ininterruptas e dá bons resultados para adutoras de até 6 polegadas de diâmetros. Se a bomba for trabalhar apenas algumas horas por dia, a equação (8) resulta em:
 (9)
onde 
 é o número de horas de funcionamento da bomba dividido por 24 horas.
Vamos fazer um exemplo para elucidar o que foi descrito: Determine o diâmetro de uma adutora que transporta uma vazão de 100L/s e adote K = 1,2.
Solução:
Diâmetro comercial: 
.
Cavitação
Um líquido, a uma determinada temperatura, quando atinge uma zona de baixa pressão, ao nível correspondente a sua pressão de vapor, irão se formar bolhas de vapor no escoamento. Essas bolhas, quando atingirem novamente uma zona de alta pressão, elas entrarão em colapso, por um processo de implosão, podendo danificar paredes da tubulação, rotores de bomba, etc. Esse processo é conhecido como o fenômeno da cavitação. 
Para evitar que ocorra a cavitação no trecho de sucção da bomba, deve-se calcular o parâmetro N.P.S.H. (Net Positive Suction Head) do sistema em estudo em comparar com o valor fornecido pelo fabricante. A equação que define esse parâmetro é apresentada pela equação (10), a seguir:
 (10)
onde 
 é a pressão atmosférica do local, 
 a pressão de vapor da água, 
 a altura vertical entre a cota do nível de água do reservatório inferior e a cota do eixo da bomba e 
 a perda de carga total na sucção. O índice 
 corresponde ao valor disponível do N.P.S.H. no sistema em estudo e deve ser comparado com o valor requerido pelo fabricante que seria o 
.
Para que não haja cavitação, 
 e pra fins práticos, uma folga de 0,5m deve ser considerada. A pressão atmosférica do local pode ser estimada pela equação (11), válida para valores de até 2000 metros de altitude.
 (11)
onde 
 é altitude do local e a pressa atmosférica é dada em mH2O.
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