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Escoamento de Fluidos e Máquinas de Fluxo
PublicouAna Testa Alterado mais de 4 anos atrás
Apresentação em tema: "Escoamento de Fluidos e Máquinas de Fluxo"— Transcrição da apresentação:
1 Escoamento de Fluidos e Máquinas de Fluxo
BOMBAS INDUSTRIAIS Escoamento de Fluidos e Máquinas de Fluxo 1
2 UM POUCO DE HISTÓRIA Arquimedes: Matemático grego, viveu entre 298 AC e 212 AC. Considerado o maior matemático dos tempos antigos. Inventou a catapulta e também a bomba mostrada na figura ao lado, quando estava no Egito. Arquimedes fez contribuições originais à geometria, no cálculo das áreas de figuras planas, e no cálculo das áreas e volumes de superfícies curvas. Ele fez uma aproximação para o número Pi, entre 310/71 e 31/7. Na Mecânica Teórica Arquimedes é responsável por teoremas fundamentais sobre o centro de gravidade de corpos. Tornou-se famoso também por ter ununciado o Princípio de Arquimedes. Bomba de Arquimedes (bomba de parafuso)
3 BOMBA DE ARQUIMEDES OU BOMBA PARAFUSO
Ainda hoje utilizada na indústria moderna
4 4.1. INTRODUÇÃO MÁQUINAS HIDRÁULICAS
As máquinas hidráulicas podem ser de duas classes: Máquinas Motrizes: são aquelas que retiram a energia do líquido transferindo-a para o exterior (ex.: turbinas); Máquinas Operatrizes: são aquelas que introduzem, na corrente líquida, a energia que recebem do exterior: São as Bombas -WB< 0 : Máquinas Motrizes -WB> 0 : Máquinas Operatrizes
5 DEFINIÇÃO, CLASSIFICAÇÃO E CARACTERÍSTICA GERAL
BOMBAS HIDRÁLICAS DEFINIÇÃO, CLASSIFICAÇÃO E CARACTERÍSTICA GERAL DEFINIÇÃO: São máquinas operatrizes hidráulicas que conferem energia ao líquido com a finalidade de transportá-lo de um ponto a outro. Bombas recebem energia de uma fonte motora qualquer e cedem parte dessa energia ao fluido na forma de energia de pressão (aumentam a pressão do líquido), cinética (aumentam a velocidade do líquido) ou ambas. BOMBEAR: ação de adicionar energia a um líquido para movê-lo de um ponto a outro.
6 pela forma com que a energia é cedida ao fluido.
CLASSIFICAÇÃO As bombas podem ser classificadas: pela sua aplicação; ou pela forma com que a energia é cedida ao fluido. Devido a grande diversidade das bombas existentes, adotaremos uma classificação resumida, dividindo-as em dois grandes grupos: Bombas Centrífugas ou Turbo-Bombas, também conhecidas como Bombas Hidro ou Rotodinâmicas; B. Bombas Volumétricas, também conhecidas como de Bombas Deslocamento Positivo.
7 Bombas de Deslocamento Positivo
CLASSIFICAÇÃO Bombas Centrífugas Bombas de Deslocamento Positivo rotor aberto pistão sucção simples rotor semi-fechado - de fluxo radial - alternativas êmbolo rotor fechado (centrífugas) diafragma sucção dupla engrenagem lóbulo - de fluxo axial - rotativas parafuso peristáltica - de fluxo misto
8 TURBO-BOMBAS Este tipo de bomba tem por princípio de funcionamento a transferência de energia mecânica para o fluido, por meio de um rotor, também chamado de impelidor, que gira no interior de uma carcaça. Rotor Carcaça Eixo Alimentação Descarga
9 TURBO-BOMBAS No início da operação, é necessário que a carcaça e a linha de sucção estejam cheias de água para que as turbo-bombas operarem adequadamente. ESCORVA: Ato de encher a carcaça de turbo-bombas com líquido.
10 CLASSIFICAÇÃO DAS TURBO-BOMBAS
Conforme as posições relativas do movimento geral do líquido e do eixo de rotação do rotor, pode-se distinguir três tipos fundamentais de turbo-bombas: A. Centrífugas puras ou radiais: toda a energia cinética é obtida através do desenvolvimento de forças puramente centrífugas na massa líquida. A movimentação do fluido dá-se do centro para a periferia do rotor, no sentido perpendicular ao eixo de rotação; Obs.: São empregadas quando se deseja fornecer uma carga elevada ao fluido e as vazões são relativamente baixas. B. Fluxo Axial (helicoidais): Toda energia cinética é transferida à massa líquida por forças puramente de arrasto. O movimento do fluido ocorre paralelo ao eixo de rotação; Obs.: São empregadas quando se deseja vazão elevada e as cargas a serem fornecidas ao fluido são pequenas. C. Fluxo Misto (hélico-centrífugas): Parte da energia é fornecida devido à força centrífuga e parte devido ao arrasto. O movimento do fluído ocorre na direção inclinada (diagonal) ao eixo de rotação (entre 90o e 180o);
11 Relação força e ângulo de fluxo na bomba
FC - Energia fornecida devido à força centrífuga; FA - Energia fornecida devido à força de arrasto. FC Saída  Entrada FA
12 CLASSIFICAÇÃO DAS TURBO-BOMBAS
Exemplos de rotores utilizados em cada classe
13 A. CENTRÍFUGAS PURAS OU RADIAIS
Perfil de Pressão Corte da bomba Usada para vencer grandes cargas manométricas. Pode bombear suspensão ou líquidos corrosivos.
14 B. CENTRÍFUGAS DE FLUXO MISTO (HÉLICO-CENTRÍFUGAS)
Usada para vazões e cargas manométricas moderadas.
15 C. CENTRÍFUGAS DE FLUXO AXIAL
(HELICOIDAIS) Usada para grandes vazões e baixas cargas manométricas.
16 Deslocamento Positivo
BOMBAS VOLUMÉTRICAS OU DE DESLOCAMENTO POSITIVO O líquido sucessivamente enche e depois é expulso de espaços com volume determinado no interior da bomba, por isso são chamadas de BOMBAS VOLUMÉTRICAS. Este tipo de máquina tem por característica de funcionamento a transferência direta da energia mecânica cedida pela fonte motora para o fluido. Esta transferência é obtida pela movimentação de um dispositivo mecânico da bomba, que obriga o fluido a executar o mesmo movimento do qual ele está animado. Bombas de Deslocamento Positivo pistão - alternativas êmbolo diafragma engrenagem lóbulo - rotativas parafuso peristáltica
17 BOMBAS DE PISTÃO Princípio de Funcionamento:
a) No curso da aspiração (3), o movimento do pistão tende a produzir vácuo. A pressão do líquido no lado da aspiração (maior que a pressão interna) faz com que a válvula de descarga (2) se feche e que a de admissão (1) se abra e o cilindro encha de líquido; b) No curso de recalque (4), o pistão força o líquido a sair do cilindro, através da válvula de recalque (2), enquanto que a válvula de admissão (1) permanece fechada devido à diferença de pressão.
18 BOMBAS DE ÊMBOLO OU ALTERNATIVAS
São recomendadas para serviços de pressões mais elevadas quando comparadas aquelas recomendadas para a bomba de pistão. Conseqüentemente exige que o órgão de movimentação do líquido seja mais resistente. Bomba de duplo êmbolo Bomba de êmbolo ou alternativa
19 BOMBAS DE DIAFRAGMA Nessas bombas, o órgão que fornece a energia para o líquido é uma membrana acionada por uma haste com movimento alternativo. Essas bombas são usadas principalmente para serviços de dosagem de produtos, já que, ao ser variado o curso da haste, varia-se o volume admitido. Ex.: Bomba de gasolina
20 Líquidos corrosivos recomenda-se engrenagem de plástico
BOMBAS ROTATIVAS Bomba rotativa é um nome genérico para designar uma variedade de bombas comandadas por um movimento de rotação. Um dos tipos mais comuns desse tipo de bomba é a bomba de engrenagem, que consiste em duas rodas dentadas trabalhando dentro de uma caixa com folgas muito pequenas em volta e dos lados das rodas. Líquidos corrosivos recomenda-se engrenagem de plástico Muito usada para líquidos viscosos, mas não serve para suspensões Sucção Descarte O fluido é empurrado pelos dentes e forçado a sair pela tubulação da direita  const →Q const  P
21 Bomba de Engrenagem interna
BOMBAS ROTATIVAS Bomba de Lóbulos Bomba de Engrenagem interna Bomba Peristáltica Nesta bomba, o líquido não entra em contato direto com o equipamento, indicada para fluidos biológicos.
22 BOMBAS ROTATIVAS Bombas rotativas: Bomba de lóbulos
23 BOMBAS ROTATIVAS Bombas rotativas: Bomba peristáltica
24 BOMBA DE ARQUIMEDES OU BOMBA PARAFUSO
Essas bombas são muito utilizadas para o transporte de produtos de viscosidade elevada.
25 Bomba de cavidade progressiva (Mono Pump)
Um sem-fim metálico helicoidal, de configuração especial, gira dentro de uma peça fixa feita de borracha, forçando o líquido através do espaço entre a peça e o sem-fim. Bomba de cavidade progressiva (Mono Pump)
26 COMPARAÇÃO ENTRE BOMBAS VOLUMÉTRICAS E TURBO-BOMBAS
Relação constante entre descarga e velocidade da bomba, de modo que a vazão, Q, bombeada independe da altura e/ou pressão a serem vencidas. A vazão, Q, bombeada depende das características do projeto da bomba, da rotação e das características do sistema em que ela está operando. A energia é cedida ao líquido sob a forma de energia de pressão. A energia é cedida ao líquido sob a forma de energia cinética e de pressão. Podem iniciar sua operação com presença de ar no seu interior . Devem iniciar sua operação com a bomba cheia de líquido. Algumas produzem vazão constante e outras vazão variável (pulsante). Produzem vazão constante.
27 Gráfico para a escolha do tipo de bomba (Fairbanks, Morse & Co.)
28 BOMBAS CENTRÍFUGAS
29 BOMBAS CENTRÍFUGAS Características positivas Características negativas
Possui elementos rotativos (impelidores) cujo formato confere alta velocidade na sucção, que se transforma em alta pressão na descarga e a vazão é dependente da pressão na descarga da bomba. Características positivas construção simples baratas disponíveis em diversos materiais de construção baixo custo de manutenção operam a altas velocidades, isto é, podem ser acionadas diretamente por motores elétricos Características negativas bombas de um estágio não são projetadas para altas pressões bombas multiestágio para altas pressões são caras, principalmente em materiais resistentes a corrosão sua eficiência decresce rapidamente para vazões diferentes daquela para a qual foi projetada sua performance não é muito boa para altas viscosidades
30 Linhas de Fluxo Partes Fundamentais
Linha de corrente Flange de Sucção Flange de Descarte Linha de corrente Impelidor Bomba Centrífuga Impelidor Corte de bomba mostrando a linha de corrente de líquido
31 DESCRIÇÃO E ANÁLISE DOS COMPONENTES
Visão Geral dos Principais componentes
32 Impelidor ou Rotor O ROTOR pode ser de um dos seguintes tipos:
fechado, semi-fechado ou aberto Semi-fechado ou Semi-aberto Aberto Fechado O rotor fechado é usado sempre que possível, devido à sua maior eficiência quando comparado aos demais. Porém, na presença de sólidos finos em suspensão, em porcentagem maior de 3 a 5%, é usual a utilização do rotor semi-fechado, devido a sua menor tendência a entupimento. O rotor aberto é utilizado no bombeamento de esgotos, efluentes e de água com areia ou pedregulho em suspensão (as chamadas bombas de dragagem).
33 Movimento do rotor O que aconteceria se alterássemos o movimento do rotor?
34 Ainda quanto a construção ...
Impelidor de simples sucção; e Impelidor de dupla sucção O impelidor de simples sucção, succiona por apenas um dos lados do impelidor: O impelidor de dupla sucção, succiona por ambos os lados do impelidor, ou seja é praticamente a junção de dois impelidores de simples sucção voltados costa com costa:
35 Esforço axial As pressões geradas pelas bombas centrífugas exercem forças, tanto nas partes móveis quanto nas partes estacionárias. O projeto dessas partes balanceia algumas destas forças. O ESFORÇO AXIAL HIDRÁULICO é o somatório das forças não balanceadas agindo na direção axial do impelidor. dupla sucção → distribuição simétrica de pressão → forças axiais de um lado são contrabalançadas pelas do outro. O empuxo resultante de pequenos desvios é absorvido pelo mancal de escora. simples sucção → distribuição assimétrica de pressão → empuxo axial resultante na direção da sucção. Bomba pequena: o empuxo é absorvido pelo mancal. Demais Bombas: atenuado por furos de balanceamento ou pás na parte posterior do impelidor.
36 Selecionamento do tipo de rotor:
37 quanto ao número de impelidores:
Finalmente, quanto ao número de impelidores: Bombas de simples estágio Bombas de múltiplos estágios. Bombas de múltiplos estágios são empregadas quando se deseja vencer grandes alturas manométricas (H > 1000 m).
38 Bombas centrífugas verticais
39 Faixas de operação de alguns tipos mais usuais de bombas centrífugas
Neste momento, as bombas serão analisadas quando ao tipo e o número de impelidores. Vazão (m3/h) Carga (m de água) Tipo de bomba Aplicações horizontais, sucção axial: 1000 200/220 serviços gerais abastecimento de água; recirculação de água de resfriamento. horizontais, dupla sucção radial: 1300 voluta simples 1500 voluta dupla 130/150 horizontais, múltiplos estágio: alimentação de caldeiras; Serviços de alta pressão. 600 1000/1200 extração de água de poços profundos. vertical, múltiplos estágio: 30000 400 Esgotamento de tanques abertos, condições de baixo NPSH disponível vertical, simples estágio: 30000 400
40 Carcaça Tipos de Carcaça:
A carcaça é o componente responsável pela contenção do fluido bombeado bem como, sob certo aspecto, provê as condições para a conversão de energia cinética do fluido em energia de pressão, passo fundamental ao bombeamento. Tipos de Carcaça: A área crescente nos 360o da voluta objetiva a coleta e acomodação da crescente quantidade de líquido, posto que na seção A, por exemplo, precisamos acomodar o fluido coletado anteriormente e o fluido que estará saindo da periferia do impelidor nesta seção. Velocidade e Pressão constante ao longo da voluta garantindo o equilíbrio de forças radiais no entorno da voluta. a) Carcaça em voluta: são as mais utilizadas para bombas de simples estágio devido a sua boa eficiência, baixo custo e simplicidade mecânica. À medida que nos afastamos da vazão de projeto, aparece um desequilíbrio de pressões que gera o empuxo radial. A
41 Princípio de Funcionamento
As pás do impelidor imprimem um movimento de rotação no líquido que faz com que o mesmo se desloque em direção à periferia do impelidor. Este movimento do impelidor gera um gradiente de pressão radial no interior da bomba. A zona de alta pressão criada na periferia é responsável pelo transporte do fluido.
42 Carcaça (Continuação)
b) Carcaça com pás difusoras: São as preferidas para bombas de multiestágio. Possuem eficiência ligeiramente superior, mas são mais caras e de mecânica mais complexa. O fluido, ao sair do impelidor, penetra em um canal de seção crescente formado por pás difusoras fixas à carcaça, processando-se, assim, a conversão necessária de energia cinética em energia de pressão. Devido a simetria de construção da carcaça com pás difusoras, o empuxo radial é considerado desprezível.
43 Carcaça (continuação)
c) Carcaça concêntrica: A carcaça concêntrica apresenta formato circular. Apesar de seu baixo custo de fabricação, tem aplicação reduzida em virtude de possibilitarem menor eficiência que as carcaças em voluta. d) Carcaça em dupla voluta: Eventualmente, em bombas de grande porte, particularmente no que concerne à vazão, utiliza-se, como artifício para atenuar o empuxo radial. Este projeto consiste da simulação de duas volutas simples, defasadas de 180o mediante um chincana intermediária. Neste caso, parte do líquido flui pelo canal interno e parte pelo canal externo numa tentativa de balanceamento do empuxo radial. e) Carcaça mista: Eventualmente, podem ser encontradas bombas que usam uma combinação de pás difusoras e voluta.
44 Eixo e Luva de Eixo A função básica do eixo é transmitir o torque na partida e durante a operação da bomba, assim como suportar o impelidor e outras partes rotativas. As luvas de eixo têm por função proteger o eixo de erosão, corrosão ou desgaste. Detalhe da luva de eixo Eixo e luva de eixo
45 Caixa de Gaxetas É uma das partes mais importantes da bomba centrífuga. Seu principal objetivo é proteger a bomba contra vazamentos nos pontos onde o eixo passa através da carcaça. Se sua pressão for menor que a atmosférica (bombas operando com altura manométrica de sucção negativa), sua função é impedir a entrada de ar e, caso contrário, impedir a saída de líquido. Tem a forma de uma caixa cilíndrica que acomoda um certo número de anéis de gaxeta em volta do eixo ou da luva de eixo, comprimidos para o ajuste desejado por uma peça denominada sobreposta. Este ajuste deve ser tal que haja um mínimo de vazamento da ordem de 30 a 60 gotas por minuto para possibilitar a lubrificação e auxiliar o arrefecimento das gaxetas.
46 Selos Mecânicos Nos casos cujas as pressões envolvidas são muito elevadas e o vazamento deve ser mínimo, a caixa de gaxetas não apresenta eficiência de vedação satisfatória. Nestes casos, sugere-se a utilização de selos mecânicos. Princípio dos selos mecânicos: As superfícies de selagem são localizadas em um plano perpendicular ao eixo e usualmente consiste de duas superfícies adjacentes altamente polidas; uma superfície ligada ao eixo e a outra à parte estacionária da bomba. Estas superfícies altamente polidas são mantidas em contato contínuo por molas formando um selo fluido entre as partes com perdas por atrito negligenciáveis. Naturalmente, algum desgaste sempre ocorre e, com o tempo, um pequeno vazamento pode aparecer.
47 Mancais Os mancais têm por função manter o correto alinhamento do conjunto rotativo em relação às partes estacionárias, sob a ação de cargas radiais e axiais. Mancais de Rolamentos: a) Mancais de esferas: São os mais usados para para bombas de grande porte. b) Mancais de rolos: São usados para diâmetros muito grande de eixo e suportam apenas esforços radiais. Mancais de Deslizamento: são mais baratos e portanto indicados para bombas pequenas operando com líquidos limpos. São utilizados também quando os mancais de rolamento não são comumente disponíveis (bombas de alta pressão e de multiestágios). Finalmente, outra aplicação é para bombas verticais submersas nas quais o mancal é sujeito ao contato com a água.
48 PARÂMETROS IMPORTANTES DE DESEMPENHO
Os parâmetros chave de desempenho de bombas centrífugas são: Capacidade Carga Potência da bomba Ponto de melhor eficiência Velocidade específica
49 Capacidade (Q) É a vazão volumétrica com que o líquido é movido ou é empurrado pela bomba ao ponto desejado no processo [L3 T-1]. A capacidade normalmente muda com as mudanças na operação do processo. A capacidade depende de vários fatores como: Características do líquido de processo, isto é, densidade, viscosidade, etc. Tamanho da bomba e de suas seções de entrada e de saída Tamanho do impelidor Velocidade de rotação do impelidor RPM Tamanho e forma das cavidades entre as palhetas Condições de temperatura e pressão da sucção e descarga
50 Carga da Bomba (H) É a quantidade de energia mecânica específica (potência útil por unidade de peso do fluido em escoamento) que a bomba transfere ao fluido de trabalho. Carga é uma medida da altura de uma coluna líquida que a bomba seria capaz de elevar (HEAD). Curva característica típica de uma bomba centrífuga
51 Curva Característica da Bomba
Carga da Bomba, H Vazão Volumétrica, Q Eficiência % Curva de Potência Potência - CV Curva de Eficiência Curva Característica
52 Fatores que modificam as curvas características
Os principais fatores são: efeito da mudança da rotação nas curvas características. efeito da mudança de diâmetro do impelidor nas curvas características. efeito da natureza do líquido nas curvas características. efeito de alterações na geometria do impelidor nas curvas características. efeito do tempo de serviço nas curvas características. Este é um problema clássico de análise dimensional e semelhança física, pois queremos determinar a influência das variáveis N (Ratação), D (diâmetro externo do impelidor),  (massa específica do fluido) e  (viscosidade do fluido) nas características de desempenho: Q (vazão), H (carga) e Pot (potência).
53 CARGA REQUERIDA PELO SISTEMA
Quando se deseja selecionar uma bomba para efetuar determinado serviço, aplica-se a Equação de Bernoulli e calcula-se a carga requerida para a vazão de fluido que se deseja passar pelo sistema. 1 2 Fluido incompressível Regime permanente Função de Re Aplicando-se a equação acima para diferentes condições de vazão, obtêm-se a curva do sistema. Esta curva fornece a carga requerida para se fazer passar dada vazão pelo sistema.
54 Fatores que modificam a curva do sistema
Função de Re Os principais fatores são: natureza do líquido bombeado; temperatura do líquido bombeado; influência do nível de líquido – alturas estáticas de sucção e descarga; pressões dos reservatórios de sucção e descarga; características das tubulações e acessórios das linhas de sucção e descarga. As demais alterações possíveis no sistema não são encaradas como fator de controle de vazão, como por exemplo: mudança de diâmetro das linhas; mudança na elevação do reservatório de sucção ou descarga; inclusão ou exclusão de acessórios na linha; modificação de lay-out das linhas. Para estas situações, a recomendação seria tratar o problema como um novo projeto.
55 CARGA DA BOMBA x CURVA CARACTERÍSTICA
Plotando-se, em um mesmo gráfico, a Curva Característica da Bomba e a Curva do Sistema obtém-se, na intersecção, o ponto de trabalho que informa a vazão com que o sistema irá operar quando a ele for conectado aquela bomba. Ponto de Operação: H=WB Ponto de Vazão Nula WB Curva Característica da Bomba H Cargas da Bomba, H, e Requerida, WB Altura manométrica de trabalho Curva do Sistema Vazão de trabalho Vazão Volumétrica, Q
56 PERDAS E RENDIMENTOS EM UMA BOMBA CENTRÍFUGA
O esquema abaixo ilustra o processo de transferência de energia para o fluido de trabalho, em uma bomba: Processo de transferência de energia para um fluido de trabalho Em [HP]
57 ALTERAÇÕES DO PONTO DE TRABALHO
Para alterar-se o ponto de trabalho, basta modificar-se a curva do sistema ou a curva característica da bomba. A curva do sistema pode ser alterada por: fechamento parcial de uma válvula; alteração nas pressões dos reservatórios; mudança do diâmetro das linhas; alteração nas cotas dos níveis de líquido nos reservatórios; ou mudança no traçado das linhas. onde:
58 CAVITAÇÃO (Conceituação Clássica)
Se a pressão em qualquer ponto de um sistema de bombeamento de um líquido cair abaixo de sua pressão de vapor, na temperatura de bombeamento, parte deste liquido se vaporizará. Estas bolhas de vapor formadas, ao atingirem regiões de maior pressão, sofrerão um colapso repentino, retornando à fase líquida. Este colapso repentino provoca o aparecimento de ondas de choque, gerando o fenômeno conhecido como: CAVITAÇÃO
59 O que acarreta o fenômeno de Cavitação?
Como a pressão de saída da bomba é, em geral, maior que a pressão atmosférica, podemos afirmar que haverá a condensação do fluido que foi convertido para vapor em sua entrada. Portanto, teremos um aumento na energia dissipada e, como potência é energia por unidade de tempo, haverá um aumento na potência dissipada, o que irá provocar uma DIMINUIÇÃO DO RENDIMENTO DA BOMBA!! Poderemos ter, ainda, uma diminuição do tempo vida da máquina, isto devido a eventual EROSÃO dos materiais que constituem a bomba. Surgem também BARULHO E VIBRAÇÕES INDESEJÁVEIS!!
60 Locais mais prováveis de ocorrer de Cavitação
A probabilidade de ocorrer CAVITAÇÃO é maior nos locais onde há um aumento de velocidade do líquido, uma vez que isto acarreta uma diminuição da pressão local. Restrições de área; Turbinas; Agitadores mecânicos; Hélices de embarcações; etc; Em bombas centrífugas, a cavitação normalmente ocorre na entrada (olho) do impelidor, porque, neste ponto, o fluido possui energia mínima, já o mesmo não recebeu ainda energia do impelidor e está com sua energia reduzida devido à perda de carga na linha de sucção e na entrada da bomba.
61 Evitando a Cavitação na Entrada de Bombas
Ze = 0 A e  e Necessariamente: Pe > Pvapor logo, poderemos evitar a cavitação se trabalharmos com o maior Pe possível. Para isso: Diminuir a perda de carga antes da bomba: aumentar o diâmetro de sucção (afeta também f e v); diminuir o comprimento equivalente da tubulação antes da bomba (por exemplo, melhorar o traçado, reduzindo os acidentes acidentes); diminuir a vazão (nem sempre possível, por razões de processo); aumentar a pressão no tanque. 2. Aumentar o nível de líquido no tanque.
62 NPSH - APLS NPSHrequerido NPSHdisponível
NPSH (Net Positive Suction Head) ou APLS (Altura Positiva Líquida de Sucção) NPSHrequerido É a quantidade mínima de energia que deve existir no flange de sucção da bomba, acima da pressão de vapor, para que não ocorra cavitação. (fornecido pelo fabricante) NPSHdisponível É a energia disponível no flange de sucção de uma bomba instalada em um dado sistema, acima da pressão de vapor do líquido bombeado. (calculado pelo projetista )
64 NPSHdisponível  NPSHrequerido + 0,61 m
CONDIÇÃO PARA QUE NÃO OCORRA CAVITAÇÃO: NPSHdisponível > NPSHrequerido Na prática, faz-se: NPSHdisponível  NPSHrequerido + 0,61 m
65 É necessário bombear um líquido com propriedades semelhantes a da água, a uma vazão de 275 gal/min contra uma altura manométrica de 72 ft. Especificar a bomba:
70 Modelo da Bomba : 3 x 4 -10 O 10 n0 é o diâmetro da linha de sucção: 3 in O 20 n0 é o diâmetro da linha de descarga: 4 in O 30 n0 é o diâmetro máximo do rotor: 10 in Diâmetro do rotor lido na curva característica da bomba:9 in Eficiência: 66 % NPSH r = 4,7 ft Potência: 7 ½ HP
71 Necessita de uma bomba para operar nas seguintes condições :
No almoxarifado tem uma bomba sem uso com uma placa com as seguintes indicações : A bomba do almoxarifado poderá ser usada nas condições exigidas na operação?
74 Necessita de uma bomba para operar nas seguintes condições :
No almoxarifado tem uma bomba sem uso com uma placa com as seguintes indicações : Na curva característica para 300 gal/min e 70 ft, a bomba precisaria de um rotor de diâmetro de 9 in, um motor de 10 HP e um NPSH r = 5 ft Seriam necessários um novo rotor e motor
75 ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE: objetiva um aumento da carga manométrica. Essa solução, normalmente, só é utilizada quando o valor da altura manométrica ultrapassa os valores alcançados pelas bombas multiestágio. Neste caso, a descarga da bomba é conectada à sucção da seguinte de modo que a vazão será a mesma em todas as bombas, enquanto que a pressão de descarga desenvolvida será a soma de cada uma das unidades (na associação e não sozinhas). Devemos notar que a carcaça e o flange de sucção de cada estágio deve ser suficientemente resistente para suportar a pressão desenvolvida.
76 ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE: objetiva um aumento da carga manométrica. Essa solução, normalmente, só é utilizada quando o valor da altura manométrica ultrapassa os valores alcançados pelas bombas multiestágio. Neste caso, a descarga da bomba é conectada à sucção da seguinte de modo que a vazão será a mesma em todas as bombas, enquanto que a pressão de descarga desenvolvida será a soma de cada uma das unidades (na associação e não sozinhas). Devemos notar que a carcaça e o flange de sucção de cada estágio deve ser suficientemente resistente para suportar a pressão desenvolvida.
77 Bombas em Série A curva característica da associação é obtida pela soma das cargas correspondentes para os mesmos valores de vazão. Pares ordenados da curva característica da associação: Curva do sistema H Vazão Carga Q1 HT,1= H1,1 + H2,1 Q2 HT,2= H1,2 + H2,2 H1,1 H2,1 H2,2 H2,3 HT H1,2 H1,3 2 Q3 HT,3= H1,3 + H2,3 1 Q1 Q2 Q3 Ponto de Operação da associação Q
78 Bombas em Série Ponto de Trabalho: (Q,HT) Ponto de Trabalho: (Q,HT)
Cada bomba irá operar com: Bomba 1 : Vazão = Q e H1 Bomba 2 : Vazão = Q e H2 Cada bomba irá operar com: Vazão = Q e H = HT/2
79 ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS ASSOCIAÇÃO EM PARALELO: objetiva um aumento da vazão Utilizada quando a vazão exigida é muito elevada ou quando a mesma pode variar muito. Apresenta como vantagem o fato de que, caso ocorra uma falha em uma das bombas, a vazão seria apenas reduzida, ou melhor, ela não seria zerada. No caso de grandes variações de vazão, apresenta a flexibilidade de poder-se retirar uma ou mais bombas de operação, pois, caso se optasse em uma única bomba de grande porte, quando se necessitasse operar a baixas vazões, isto implicaria em baixas eficiências.
80 Associação em Paralelo
A curva característica da ASSOCIAÇÃO EM PARALELO para um dado H é QT = Q1 + Q2 Pares ordenados da curva característica da associação: Curva do sistema H Carga Vazão H1 QT,1= Q1,1 + Q2,1 H2 QT,2= Q1,2 + Q2,2 H3 H2 Q1,3 Q2,3 H1 Q1,2 Q2,2 H3 QT,3= Q1,3 + Q2,3 Q1,1 Q2,1 2 1 Q Ponto de Operação da associação
81 Associação em Paralelo
Este procedimento deve ser corrigido para incorporar a perda de carga introduzida na associação, isto é, entre os pontos de bifurcação do sistema. Ponto de operação caso apenas uma bomba opere Ponto de operação caso apenas uma bomba opere ou Ponto de Trabalho: (QT,H) Ponto de Trabalho: (QT,H) Cada bomba irá operar com: Bomba 1 : Vazão = Q1 e H , Bomba 2 : Vazão = Q2 e H Cada bomba irá operar com: Carga = H e Q1=Q2 = QT/2
93 h que pode ser perdido por atrito
96 h perdido com tubulação de 10 in
h que pode ser perdido por atrito h que pode ser perdido por atrito h perdido com tubulação de 10 in