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Sistema elevatórios 3 Profa. Msc. Ana Paula de Santana Bomfim Paulabomfim@prof.fanese.edu.br ÁBACOS DE SELEÇÃO DE BOMBAS 2 • Devido ao grande número de marcas de bombas existentes no mercado, o processo de escolha da bomba pode ser trabalhoso; • De forma geral, conhecendo-se a vazão e a altura manométrica, o primeiro passo será consultar os gráficos de seleção (mosaicos de utilização) relativos à linha de produção de cada fabricante; • Estes gráficos são diagramas cartesianos que relacionam a Hm e Q e especificam a faixa de utilização de cada tipo de bomba pertencentes a uma mesma série. Escolha de Bombas 3 ÁBACOS DE SELEÇÃO DE BOMBAS 4 • Nesses ábacos, devem-se observar, primeiramente, o ponto de operação desejado e a rotação do motor que deverá se acoplado à bomba. • Em geral, motores de baixa rotação apresentam menor custo de manutenção (menor desgaste das peças móveis em função da menor rotação) e menor ruído. • Em áreas urbanizadas, costumam ser a melhor solução, embora tenham um custo geralmente superior às bombas de alta rotação (3500 rpm) que ofereçam as mesmas características. ÁBACOS DE SELEÇÃO DE BOMBAS • Uma vez conhecida a vazão necessária de bombeamento, conhecida a altura total de elevação e escolhida a velocidade de rotação o mosaico de utilização permite a pré- seleção da bomba pelo código. 5 Cada bomba da série é referenciada no mosaico por 1 código com 2 números: 1) diâmetro nominal da boca de recalque (mm) 2) diâmetro máximo do rotor (mm); CURVAS CARACTERÍSTICAS DAS BOMBAS CENTRÍFUGAS 6 CURVA CARACTERÍSTICA 7 • A curva característica de uma bomba é a expressão cartesiana de suas características de funcionamento, expressas por Vazão, em m3/h na abcissa e na ordenada: Altura, em mca; rendimento (η), em %; perdas internas (NPSHr), em mca; e potência absorvida (BHP), em cv. • As bombas são projetadas para trabalharem com vazões e alturas manométricas pré- determinadas. • O usual é a utilização das bombas da linha de fabricação, cujas curvas características são levantadas no laboratório do fabricante e disponibilizadas em catálogos técnicos, alguns deles disponíveis na Internet; outros, nos respectivos representantes. • O desempenho de uma bomba centrífuga pode ser demonstrado também por meio de um equação, como por exemplo: Hm= aQ²+bQ+c ÁBACO DE SELEÇÃO 8 A escolha definitiva dependerá da determinação do diâmetro do rotor, rendimento no ponto de funcionamento, potência necessária e outros dados de interesse que dependem das curvas da bombas e do sistema. CURVA DA BOMBA 9 A faixa de operação é o conjunto de pontos em que a bomba é capaz de operar! PIGS 10 • A limpeza periódica das adutoras é uma forma de manter a capacidade de um sistema de adução e distribuição de água. O objetivo da limpeza é retirar os tubérculos, lodo, e outros materiais depositados nas paredes dos tubos. Além de restaurar a capacidade de adução da adutora, também é garantida melhor qualidade da água. • https://www.youtube.com/watch?v=M fjJl-0gM-o • https://www.youtube.com/watch?v=cJ 8rxnUMsm0 https://www.youtube.com/watch?v=MfjJl-0gM-o https://www.youtube.com/watch?v=cJ8rxnUMsm0 CURVA DE POTENCIA X VAZÃO 11 • Representa a relação entre a vazão bombeada e a potência necessária para tal. DIAGRAMA EM COLINA 12 EXERCÍCIO 6 • Deseja-se dimensionar uma bomba centrífuga para uma instalação predial. A população estimada para efeito de projeto é de 750 pessoas e o consumo diário por pessoa é de 200L/dia de água. • A altura geométrica de aspiração (altura de sucção) é de 2,5 m e a altura geométrica de recalque é de 40,0 m. Considere que a perda de carga na aspiração (sucção) é equivalente a 60% da altura de sucção e que a perda de carga no recalque é equivalente a 40% da altura de recalque. • Considere ainda que a bomba deve funcionar 6 horas por dia. • Utilizando as Figuras a seguir, determine. 13 Hidráulica Profª Drª Nayára Bezerra Carvalho EXERCÍCIO 6 • O modelo da bomba padronizado pelo fabricante: 15 Tabela de Seleção 16 Tabela de Seleção 17 Tabela de Seleção 18 Tabela de Seleção 19 SOFTWARE 20 • Em alguns casos, o fabricante disponibiliza um software próprio para a escolha da bomba que melhor se adapta à situação desejada. Veja, por exemplo, o site http://www.flygt.com.br • É possível obter as curvas características permitindo realizar, do ponto de vista da melhor eficiência energética, a escolha do equipamento necessário. • https://easyselect.ksb.com/camosHtml/camosHtmlServlet ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS 21 ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS • Paralelo: aumento da demanda ou consumo variável 22 • Para o caso em que uma bomba somente não atende à elevatória ou quando se deseja aumentar a capacidade do sistema por partes. • Operando em paralelo, todas as bombas trabalham sob a mesma Hm. Em outras palavras, para a mesma Hm, as vazões se somam. • No caso das bombas terem as mesmas características, como é aconselhável na maioria dos casos, a vazão total distribui-se igualmente entre elas. ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS 23 • O emprego de bombas em paralelo permitirá a vantagem operacional de que havendo falha no funcionamento em uma das bombas, não acontecerá a interrupção completa e, sim, apenas uma redução da vazão bombeada pelo sistema. • A associação em paralelo possibilitará uma flexibilização operacional no sistema, pois como a vazão é variável poderemos retirar ou colocar bombas em funcionamento em função das necessidades e sem prejuízo da vazão requerida. ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS • Série: vencer grandes alturas manométricas 24 EXERCÍCIO 7 • Uma bomba é utilizada em um determinado sistema, fornecendo a vazão correta, porém apresentando uma altura de carga inferior à necessária (Adaptada do Concurso 2011-Petrobras). • a) Como engenheiro você tem as alternativas abaixo e deve escolhe qual você usaria para solucionar a problemática acima (JUSTIFIQUE A SUA RESPOSTA): 1- associaria duas bombas semelhantes em paralelo; 2 - adicionaria uma bomba semelhante em série, com saída alimentando diretamente o lado de aspiração da outra bomba; 3 - aumentaria a potência de eixo de bomba; 4 - utilizaria um fluido de maior viscosidade ou 5 - diminuiria a potência fornecida ao fluido. • b) De acordo com a escolha acima determine qual será e a vazão final e a potência ao utilizar as bombas disponíveis: Bomba A (Q = 100 m³/h; Hman.total = 90 mca e rendimento = 81%) e Bomba B (Q = 100 m³/h; Hman.total = 65 mca e rendimento = 76%). 25 EXERCÍCIO 8 • Para atender a uma determinada altura manométrica, com uma vazão Q1, uma estação de fornecimento de água fez a instalação de três bombas centrífugas associadas em série, sendo que as bombas 2 e 3 são iguais. As curvas H x Q ao lado (H = altura manométrica total e Q = vazão) representam o resultado dessa associação. Se a perda de carga do sistema não for considerada, qual deve ser, em metros, a altura manométrica total do conjunto para a vazão indicada na figura? 26 EXERCÍCIO 9 27 Uma bomba caracterizada pelo diagrama da figura, é usada para recalcar água de um poço para um reservatório elevado, através de uma adutora, cujo material apresenta C = 125. A diferença de cota entre a superfície de água no poço e o nível de água no reservatório é de 35m. A bomba não afogada tem comprimento de sucção de 8m e comprimento de recalque de 442m, para recalcar uma vazão de 18 L/s (despreze as perdas localizada) e determine: a) O diâmetro de sucção e de recalque, tendo disponíveis os diâmetros comerciais de 75, 100, 125, 150, 200, 250 e 300: Ds: ________________________Dr:________________________ EXERCÍCIO 9 28 • Conforme gráfico abaixo determine o diâmetro do rotor e a faixa de rendimento da bomba: Cuidados nas Instalações de Bombeamento • O conjunto motor-bomba deve ser instalado em local, seco, ventilado, protegido da chuva e de fácil acesso para manutenção; • A fundação sobre a qual se apoiará o conjunto motor-bomba deve ser bem firme e nivelada, para evitar trepidação;• Deve-se evitar peças especiais ou curvas desnecessárias na tubulação de sucção para diminuir as perdas de carga e deve ser a mais reta e curta possível, isenta de entrada de ar; • Tubulação de recalque: deve possuir válvula de retenção para evitar o refluxo, registros para manobra e manômetro. • As tubulações devem ter suportes próprios e não apoiar-se sobre as bombas. 29 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 30 • CREDER, Hélio. Instalações hidráulicas e sanitárias. 6. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012. • HOUGHTALEN, R. J. Engenharia hidráulica. 4. ed. São Paulo, SP: Pearson Education do Brasil, 2012. • MELO, Vanderley de Oliveira; AZEVEDO NETTO, José Martiniano de. Instalações prediais hidráulico-sanitárias. 7. reimpr. São Paulo, SP: E. Blücher, 2012. • WHITE F.M. Mecânica dos Fluidos. 6. ed. Porto Alegre: AMGH, 2011, 890 p. • ÇENGEL, Y. A.; Cimbala, J. M. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações. São Paulo: McGraw-Hill, 2007, 816 p. • Notas de aula.
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