AULA 4 HIDRAULICA

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Curvas do sistema 
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Uma bomba pode operar em uma ampla faixa de valores Hm x Q
Hm
Q
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A operação da bomba é definida também , num dado sistema, em função das condições deste sistema
A água bombeada tem que vencer as perdas e a altura geométrica
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Para a situação onde 2 pontos estão sujeitos à patm
Hm=Hg+DH
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Para a situação onde 2 pontos estão sujeitos à patm
fazendo
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Separando a perda total nas 2 parcelas
K  coeficiente de perda de carga singular
Será 2 caso seja usado a equação universal
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Colocando as 2 curvas em um só gráfico
Hm
Q
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No ponto de operação, a energia fornecida pela bomba é igual à energia requerida pelo sistema
Hm
Q
Ponto de operação PO 
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Hm
Q
rQn  resistência do sistema
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Exemplos de curvas
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Operação de múltiplas bombas centrífugas
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Quando não é possível suprir as exigências que o sistema exige somente com uma bomba, pode-se fazer a associação em série ou a associação em paralelo
BOMBAS EM SÉRIE E EM PARALELO
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Razões técnicas : quando um desnível elevado acarretar um rotor de grande diâmetro e alta rotação, e com isso altas acelerações centrífugas e dificuldades na especificação de materiais
Razões econômicas : quando o custo de duas bombas menores é inferior ao de uma bomba de maiores dimensões para fazer o mesmo serviço
Razões 
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Bombas em paralelo
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Para o caso em que uma bomba somente não atende à elevatória
ou quando se deseja aumentar a capacidade do sistema por partes
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Bombas em paralelo
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Bombas em paralelo
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Bombas em paralelo
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Bombas em paralelo
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A curva característica é obtida adicionando as abscissas Q das curvas características de cada bomba
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Bombas em série
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Mais interessante para vencer uma altura manométrica muito elevada
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Bombas em série
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Bombas em série
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A curva característica é obtida somando-se as ordenadas Hm das curvas características de cada bomba, para uma mesma vazão
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RESUMINDO
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Cavitação
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Cavitação  formação de cavas no líquido devido ao abaixamento da pressão até a pressão de vapor
Se pabs ≤ pvapor  parte do líquido se vaporiza
se a pressão interna na bolha é maior que a externa  aumento da bolha  obstrução
Se a bolha passa por um ponto onda a pressão externa volta a ser maior  implosão da bolha  poderá a haver danos na parede da tubulação
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Cavitação
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Cavitação
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Turbina Francis Danificada pela Cavitação
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Cavitação
Modelo típico com escoamento
Modelo típico de danificação
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Rotor Danificado
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Avaliações das condições de cavitação
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O local de maior risco de cavitação num sistema elevatório  ponto 1 da figura
As bolhas resultantes podem ser levadas à carcaça
hs
0
1
Aplicando Bernoulli entre os pontos 0 e 1
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Carga existente na instalação para permitir a sucção – NET POSITIVE SUCTION HEAD
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Carga que a bomba necessita para succionar o líquido
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NPSHr
Q
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Isolando hS
Na prática  hs ≤ 4 a 5m
Altitude (m)
CALCULO DE hs MAX PARA QUE NÃO OCORRA A CAVITAÇÃO
A pressão atmosférica pode ser calculada em função da altitude
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Para avaliar as condições de cavitação:
1 – Calcula-se NPSHd = f(Q);
2 – Obtém-se do fabricante o NPSHr
3 – compara-se NPSHd com NPSHr
Para que não haja cavitação
 NPSHd ≥ NPSHr
AVALIAÇÃO DA CAVITAÇÃO EM UM SISTEMA EM FUNCIONAMENTO
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Margem de segurança
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Para que não haja cavitação
NPSHd ≥ NPSHr
Na prática, adota-se uma margem de segurança
O escoamento real é muito mais complexo do que aquele no qual se aplica a equação de Bernoulli
Recomenda-se uma folga de, pelo menos, 0,5 m entre NPSHd e NPSHr 
(PORTO, 1999)
BAPTISTA E LARA (2003) recomendam:
 Mínimo de 0,6m
 20% do valor teórico
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Dessa forma:
ou
ou ainda
ou
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Escolha do conjunto motor-bomba
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O domínio de aplicação das bombas é muito abrangente
Freqüentemente, recorrem-se a catálogos de fabricantes
Fixada uma determinada rotação  catálogos apresentam mosaicos de CC
Exemplo: bomba KSB-MEGANORM, centrífuga, 1 estágio, eixo horizontal, rotação 1.750 rpm
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32 – 125,1
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Os fabricantes apresentam , para cada bomba da série, CC para diversos f do rotor
Uma vez determinada a altura manométrica e a vazão  mosaico para pré-seleção pelo código da bomba
Para a escolha definitiva  diâmetro, rendimento, potência, ...
Utiliza-se o diagrama em colina relativo à bomba pré-escolhida
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Diagrama em colina
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Instalação, utilização e manutenção
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 a instalação em local seco, espaçoso, iluminado, arejado e de fácil acesso;
 as tubulações de sucção e recalque bem apoiadas, evitando transmissão de esforços para a bomba;
 Ls  menor possível, evitando-se estrangulamentos e pontos altos
 Se for necessário curvas  raios longos  menores perdas, evitar locais com risco de inundações;
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 submergência (h) para evitar formação de vórtices  entrada de ar na tubulação
Porto(1999)  h > 3 Ds
h
Netto et al. (1998)
h = V2/2g + 0,2
ou h > 3 Ds
V < 0,9 m/s
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 na tubulação de recalque, deve haver um registro de manobra para as operações de partida e desligamento do sistema;
Uma a cada 20 mH20 de Hm
 entre o registro de manobra e a bomba, colocar
 uma válvula de retenção;
 a bomba deve estar escorvada (cheia d’água), antes de ser posta em funcionamento;
 o conjunto deve estar bem nivelado e alinhado e bem chumbado nas fundações para evitar ruídos e vibrações;
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 é conveniente colocar uma válvula de pé com crivo, sobretudo em bombas não afogadas;
 se houver concordância de Ds com o diâmetro da flange de aspiração  utilizar redução excêntrica para evitar a formação de bolsas de ar na parte superior do tubo;
 não pode haver agitação do líquido com formação de bolhas e vórtices no reservatório de sucção;
j) com o crivo, a área útil de passagem nele não deve ser inferior a 3 vezes As e a velocidade nele não pode exceder 0,6 m/s ;
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 em instalações com bombas em paralelo e 1 reservatório inferior  tubulações de sucção independentes;
 manter sempre uma unidade de reserva;
 conveniente que a partida e a parada do conj. motor-bomba sejam feitas com o registro da tubulação de recalque fechado;
 é importante um programa de manutenção eletromecânica
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