BOMBA_AULA_DIMENSIONAMENTO_IMA

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	Centro de Ciências Agrárias e Ambientais
CURSO: BACHARELADO EM AGROECOLOGIA
COMPONENTE CURRICULAR: IRRIGAÇÃO E MEIO AMBIENTE
Professor: Mario Sergio de Araujo
UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA
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DIMENSIONAMENTO DE
BOMBAS HIDRÁULICAS
 
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Máquina: É a designação dada a tudo aquilo capaz de transformar energia.
Bombas Hidráulicas: São máquinas que recebem trabalho mecânico e o transforma em energia hidráulica, fornecendo energia ao líquido.
CONCEITOS
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Bombas Volumétricas 
Centrífuga, Turbobombas ou Hidrodinâmicas 
Bombas Especiais
TIPOS DE BOMBAS HIDRÁULICAS
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O intercâmbio de energia é estático. 
As partes moveis podem ser alternativas, em que o escoamento é intermitente de escoamento contínuo.
BOMBAS VOLUMÉTRICAS 
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BOMBAS VOLUMÉTRICAS
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O intercâmbio depende das forças dinâmicas originadas pelas diferenças de velocidades entre o fluido que escoa e as partes móveis da máquina. 
CENTRÍFUGA, TURBOBOMBAS OU HIDRODINÂMICAS
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CENTRÍFUGA, TURBOBOMBAS OU HIDRODINÂMICAS
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Carneiro hidráulico, indústria química, bombas para sólidos. 
BOMBAS ESPECIAIS
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BOMBAS ESPECIAIS
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Rotor
Difusor
COMPONENTES PRINCIPAIS DE UMA BOMBA
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ROTOR
Órgão móvel que fornece energia ao fluido. É responsável pela formação de depressão no seu centro, para aspirar o fluido, e de sobrepressão na periferia, para elevá-lo.
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Canal de seção crescente, no sentido do escoamento, que recebe o fluido vindo do rotor e o encaminha à tubulação de recalque, para transformar energia cinética em energia de pressão.
DIFUSOR
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ÓRGÃOS PRINCIPAIS DE UMA BOMBA
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CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS
QUANTO:
Número de Rotores na Carcaça
Posicionamento do Eixo
Pressão desenvolvida
Tipo de Rotor
Posição do Eixo da Bomba
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QUANTO AO NÚMERO DE ROTORES NA CARCAÇA
Bomba Monoestágio
Bomba Multiestágios
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Contém um único rotor dentro da carcaça.
BOMBA MONOESTÁGIO
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BOMBA MONOESTÁGIO
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Contém dois ou mais rotores dentro da carcaça. 
BOMBA MULTIESTÁGIOS
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BOMBA MULTIESTÁGIOS
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BOMBA MULTIESTÁGIOS
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QUANTO AO POSICIONAMENTO DO EIXO
Bombas de eixo horizontal: Concepção construtiva mais comum.
Bombas de eixo vertical: É usada na extração de água de poços profundos.
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QUANTO AO POSICIONAMENTO DO EIXO
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QUANTO À PRESSÃO DESENVOLVIDA
Bombas de baixa pressão: 
 Hm ≤ 15 m;
Bombas de média pressão: 
 15 m < Hm ≤ 50m;
Bombas de alta pressão:
 Hm > 50 m.
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QUANTO AO TIPO DE ROTOR
Rotor Aberto
Rotor Semifechado
Rotor Fechado
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ROTOR ABERTO
	Usado para dificultar o entupimento, podendo ser usado para bombeamento de líquidos sujos, materiais com areia e sólidos em suspensão.
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ROTOR ABERTO
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ROTOR SEMIFECHADO
Contém um disco, onde são afixadas as palhetas.
Usado para bombeamento de água suja com pequenos sólidos em suspensão. 
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ROTOR SEMIFECHADO
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Usado em bombeamento de líquidos limpos. Contém discos dianteiros com palheta fixos em ambos. Evita a recirculação da água. 
ROTOR FECHADO
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ROTOR FECHADO
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QUANTO À POSIÇÃO DO EIXO DA BOMBA
Sucção Positiva
Sucção Negativa ou Afogada
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SUCÇÃO POSITIVA
O eixo da bomba situa-se acima do nível da água do reservatório de sucção.
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SUCÇÃO POSITIVA
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O eixo da bomba situa-se abaixo do nível da água do reservatório de sucção.
SUCÇÃO NEGATIVA OU AFOGADA
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SUCÇÃO NEGATIVA OU AFOGADA
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Uma estação elevatória é composta, em geral, de três partes:
LIGAÇÃO DE SUCÇÃO
CONJUNTO DE PRESSÃO
LIGAÇÃO DE RECALQUE
ESTAÇÃO ELEVATÓRIA
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LIGAÇÃO DE SUCÇÃO
É constituída pela canalização ou mangote que liga o reservatório à bomba, incluindo os acessórios, como válvula de pé, curvas, redução excêntrica, abraçadeira.
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CONJUNTO DE PRESSÃO
É constituída por uma bomba, motor (elétrico ou combustão interna), base fixadora, luva elástica, manômetro, fios de ligação e chave elétrica.
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LIGAÇÃO DE RECALQUE
É constituída pela ampliação concêntrica; válvula de retenção; válvula de passagem; curvas e canalização que liga a bomba ao reservatório superior ou linha de aspersor ou microaspersor, gotejador ou canal de irrigação.
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ESTAÇÃO ELAVATÓRIA COMPLETA
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É função da vazão a ser elevada (Q) e da altura manométrica (Hm).
Vazão (Q): É o volume que escoa por unidade de tempo (m³/h ou l/h). 
Depende: Consumo diário, jornada de trabalho e números de bombas em funcionamento.
SELEÇÃO DO CONJUNTO MOTOBOMBA
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Fórmula de Bresse
É recomendada para funcionamento contínuo da bomba, ou seja, 24 horas/dia.
Dr = K √Q
Dr=Diâmetro de recalque em metros (m);
K = Constante (0,8 – 1,3);
Q = Vazão (m³/s).
DETERMINAÇÃO DO DIÂMETROS DE RECALQUE (Dr)
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Fórmula recomendada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). É indicado para o funcionamento intermitente.
Dr = 1,3 (T/24)*0,25√Q
Dr = Diâmetro de recalque em metros (m);
T = Jornada de trabalho em horas (h);
Q = Vazão (m³/s).
DIÂMETRO DE RECALQUE (Dr)
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É o diâmetro comercial imediatamente superior ao diâmetro de recalque.
Velocidades econômicas
Na sucção Vs ≤ 1,5 m/s 
No recalque Vr ≤ 2,5 m/s
DETERMINAÇÃO DO DIÂMETRO DE SUCÇÃO 
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Os diâmetros são facilmente calculados pela equação da continuidade (Q = AV).
Q = A.V
Q = Vazão (m³/s);
A = Área da seção (m²) A = Π D²/4 »
 D = Diâmetro da tubulação (m); 
DETERMINAÇÃO DO DIÂMETRO DE SUCÇÃO E RECALQUE
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 Dr = √4Q/ π Vr
Dr = Diâmetro recalque em metro (m);
Q = Vazão (m³/s);
π= 3,14;
Vr = Velocidade de recalque (m/s).
Vr ≤ 2,5 m/s
DETERMINAÇÃO DO DIÂMETRO DE SUCÇÃO E RECALQUE
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É o somatório dos desníveis de sucção e recalque acrescidas das perdas de cargas por atrito e localizadas nas tubulações de sucção e recalque.
Hm = Hs + Hr
Hs = Altura de Elevação de Sucção
Hr = Altura de Elevação ou Recalque 
DETERMINAÇÃO DA ALTURA MANOMÉTRICA (Hm)
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 Componentes da altura manométrica da instalação
DETERMINAÇÃO DA ALTURA MANOMÉTRICA (Hm)
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Corresponde à diferença medida em metros, entre o nível do líquido e a linha do centro da bomba, somada as perdas na tubulação de sucção por atrito e localizada.
Hs = hs + hfas + hfls
hs = Altura estática de sucção (m)
hfas = As perdas de cargas por atrito na tubulação de sucção (m).
hfls = As perdas de cargas localizada na tubulação de sucção provocada por peças especiais (m).
DETERMINAÇÃO DA ALTURA SUCÇÃO (Hs)
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Corresponde à medida em metros, entre a linha do centro da bomba e o ponto extremo da tubulação de recalque, somadas as perdas por atrito e localizada na tubulação de recalque.
Hr = hr + hfar + hflr
hr = Altura estática de recalque (m)
hfar = As perdas de cargas por atrito na tubulação de recalque (m).
hflr = As perdas de cargas na tubulação de recalque provocada por peças especiais (m).
DETERMINAÇÃO DA ALTURA RECALQUE (Hr)
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É a perda de energia devido ao atrito entre as partículas de água e o contato com a parede da tubulação (metro).
PERDA DE CARGA POR ATRITO (Hfa)
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Hazen – Williams
Hfa = 10,641 (Q/C)1,85 L/(D)4,87
Hfa = perda de carga (m.c.a)
Q = vazão (m³/s);
V = velocidade (m/s);
C = coeficiente de Hazen-Williams que depende da natureza do tubo (tabelado);
D = diâmetro interno da linha lateral (m);
L = comprimento da tubulação (m). 
PERDA DE CARGA POR ATRITO (Hf)
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Hfl = K (V²)/2g
Hfl = Perda de carga localizada (m)
K = Constante que depende do tipo de conexão e diâmetro (tabelado)
V = Velocidade de deslocamento do fluido 
 (m/s)
g = Aceleração da gravidade 9,81 (m/s²)
PERDA DE CARGA LOCALIZADA (Hfl) 
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VALORES DO COEFICIENTE - K
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É a potência necessária no eixo da bomba (CV).
PN = Q x Hm x D /2,74 x .
Q = Vazão (m³/h)
Hm = Altura manométrica da instalação
(m)
D= Densidade do Fluido (água = 1)
2,74 = Constante
 = Rendimento da bomba (%)
POTÊNCIA NOMINAL (PN)
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É a potencia fornecida ao conjunto motobomba (CV)
PT = W.PN
PT = Potência fornecida ao conjunto motobomba (CV)
W = Constante tabelada em função da potência nominal (PN)
PN = Potência nominal (CV)
POTÊNCIA DE TRABALHO (PT)
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UM PRUDUTOR RURAL TRABALHA 16 HORAS POR DIA, SOLICITOU PARA DIMENSIONAR UM CONJUNTO MOTOBOMBA PARA ATENDER AS NECESSIDADE DE SUA FAZENDA. OS DADOS FORNECIDOS PELO PROPRIETÁRIO FORAM OS SEGUINTES:
 VAZÃO: 25 m³/h;
SUCÇÃO:
 ALTURA DE SUCÇÃO: 5 m, PEÇAS ESPECIAIS: CURVA SUAVE DE 90º, VÁLVULA DE PÉ, COMPRIMENTO TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO: 6 m. 
DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTOBOMBA
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DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTOBOMBA
RECALQUE:
DESNÍVEL DO TERRENO: 20m, PEÇAS ESPECIAIS: VÁLVULA DE RETENÇÃO, VÁLVULA DE GAVETA, CURVA DE 90º. COMPRIMENTO DA TUBULAÇÃO DE RECALQUE 150m.
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1)Determinação do diâmetro de recalque
Equação da continuidade 
Q = A.V
Q = Vazão (m³/s);
A = Área da seção (m²) A = Π D²/4 »
 D = Diâmetro da tubulação (m);
DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTOBOMBA
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Q = Π D²/4 .V
D =√4Q/ Π.V
Q = 25 m³/h
Q = 25 /60.60 = 0,007 m³/s
Dr = √4.007/ 3,14.2,5»
 Dr=0,060 m = 60 mm Ξ 75 mm 
 Dr = 3” 
DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTOBOMBA
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2) Determinação do diâmetro de sucção
Diâmetro comercial imediatamente superior ao do recalque
 Ds = 4”
DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTOBOMBA
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3) Determinação da Altura manométrica (Hm)
Hm = Hs + Hr = (hs + hfas + hfls) + (hr + hfar + hflr)
Altura de sucção
Hs = hs + hfas + hfls
hs = 5m
DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTOBOMBA
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Hazen – Williams
Hfa = 10,641 (Q/C)1,85 L/(D)4,87
Sendo:
Hf = perda de carga (m.c.a)
Q = vazão (m³/s);
V = velocidade (m/s);
C = coeficiente de Hazen-Williams que depende da natureza do tubo;
D = diâmetro interno da linha lateral (m);
L = comprimento da tubulação (m). 
DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTOBOMBA
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Considerando o comprimento da tubulação de sucção Ls = 6m
 Hfas = 10,641 (0,007/147,5)1,85.6/(0,1)4,87
Hfas = 0,05m
Hfas = (J/100)Ls = (1/100)6 = 0,06m
DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTOBOMBA
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Hfl = K (V²)/2g
Hfl = Perda de carga localizada (m)
K = Constante que depende do tipo de conexão e diâmetro (tabelado)
V = velocidade de deslocamento do fluido (m/s)
g = aceleração da gravidade 9,8 (m/s²)
PERDA DE CARGA LOCALIZADA
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Hfls = K (V²)/2g = (0,6 + 10) . (1,5)²/2.9,8 = 1,22m
Hs = 5,0 + 0,06 + 1,22 = 6,28m
PERDA DE CARGA LOCALIZADA
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Hr = hr + hfar + hflr
hr = 20m
ALTURA DE RECALQUE (Hr)
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Hfar = 10,641 (Q/C)1,85 Lr/(D)4,87
Lr = 150 m
 Hfar = 10,641 (0,007/147,5)1,85 150/(0,075)4,87
Hfar = 4,82 m
Hfar = (J/100)Lr = (3/100)150 = 4,5m
PERDA DE CARGA POR ATRITO
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Hfl = K (V²)/2g
Hflr =(0,6+3+10).(2,5)²/2.9,8 = 4,34m
Hr = 20,0 + 4,82 + 4,34 = 29,16m
Hm=Hs+Hr = 6,3+29,16 = 35,46= 36m
Q = 25 m³/h
Hm = 36m
PERDA DE CARGA LOCALIZADA (Hfl)
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PN = Q x Hm x D /2,74 x .
PN = 25.36/2,74.80% PN = 4,1 CV
 PT=W.PN= 1,25.4,1 
PT= 5,125 = 6 CV
POTÊNCIA NOMINAL E DE TRABALHO
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É uma seleção rápida, onde pequenas variações de vazão e altura manométrica são aceitáveis. 
SELECÃO DA BOMBA PELA TABELA
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Utilizado para selecionar uma bomba em condições de trabalho onde não se admite variações no ponto de operação, através da curva de performance (desempenho) 
SELEÇÃO DA BOMBA PELA CURVA CARACTERÍSTICA
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Representa graficamente a área coberta por um modelo de bomba.
CURVA DE PERFORMANCE DE UMA BOMBA
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Vazão (Q)
Altura Monométrica (Hm)
Curvas Características dos Rotores
Rendimento (%)
Rotação (RPM)
O QUE CONTÉM UMA CURVA ?
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VAZÃO (Q)
Indicado na linha horizontal, representada normalmente em m³/h ou l/h.
Mostra o limite de vazão mínima à esquerda e o máximo à direita.
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ALTURA MONOMÉTRICA (Hm)
Indicado na linha vertical, dada em metros de coluna de líquido e fornecendo o valor mínimo inferior e máximo superior de Hm.
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São as curvas partindo do eixo vertical para o centro do desenho, representado em polegadas ou milimitros, mostram para diversos diâmetro de rotores as variáveis de altura, vazão e rendimento.
CURVAS CARATERÍSTICAS DOS ROTORES
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São as curvas situadas aproximadamente no centro do desenho e que determinam os pontos de eficiência da bomba. São representados em porcentagem (%).
RENDIMENTO
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ROTAÇÃO
É o número dado no canto superior direito que Indica a rotação que deve ter a bomba e o motor para atender às condições de serviço. Representado em RPM (Rotação Por Minuto)
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