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resumo sobre estações elevatórias
Tipologia: Resumos
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Não perca as partes importantes!
Existem quatro classes de bombas segundo as normas e especificações do Hydraulic Institute:
As bombas centrífugas são fabricadas nos mais variados modelos, e sua classificação deve ser feita seguindo alguns critérios.
Pelo movimento do liquido: sucção simples (rotor simples), ou dupla sucção (rotor de dupla admissão).
Pela admissão do liquido: radial (tipos voluta e turbina), diagonal (tipo Francis), ou helicoidal.
Pelo número de rotores: um estágio (um só rotor), ou estágios múltiplos (dois ou mais rotores).
Pelo tipo de rotor: rotor fechado, rotor semifechado, rotor aberto e rotor a prova de entupimento.
Pelo eixo: eixo vertical, eixo horizontal e eixo inclinado. Pela pressão: baixa pressão (Hman ≤ 15 m), média pressão (Hman de 15 a 50 m), e de alta pressão (Hman ≥ 50 m).
O rendimento das máquinas podem variar conforme a potência, sendo mais elevado nas grandes máquinas.
Quando as bombas estão em série deve se considerar a soma das alturas de elevação de cada uma das bombas, e a mesma vazão unitária.
Quando estão em paralelo, deve se considerar a mesma altura mamométrica, somando-se as vazões das unidades instaladas, não alterando a Hman.
A velocidade específica é de grande utilidade para a caracterização das bombas, é o número de rotações por minuto de uma bomba ideal, capaz de elevar 75 L/s de água a uma altura de 1 m (potência efetiva em CV).
As bombas devem ser abrigadas nas casas de bombas ou salas de bombas, com iluminação e ventilação adequada e ter espaço suficiente para a instalação e movimentação de grupos elevatórios, considerando também os espaços para a instalação elétrica (quadros, chaves elétricas, etc).
Devem existir duas bombas, sendo uma reserva, se existir três bombas iguais uma delas devera ter capacidade para elevar 50% da vazão nominal do sistema.
A instalação devera ser em cotas superior ou inferior à do nivel das águas a serem recalcadas. No caso de cota superior, haverá sucção, sendo indispensável à instalação de válvulas de pé ou dispositivos especiais de escora. Já na cota inferior, as bombas ficam afogadas , e recomenda-se a instalação de registro nas canalizações de admissão.
Recomendam-se certos cuidados na instalação dos grupos elevatórios e no projeto de estações elevatórias:
a) Poços de sucção e canais de acesso b) Peças especiais c) Assentamento das bombas d) Canalização de sucção e) Canalização de recalque
Os poços de sucção geralmente são retangulares, quadrados e circulares (em planta). Devem ter dimensões folgadas para facilitar o assentamento das peças, permitir o acesso e evitar grandes velocidades e agitação das águas.
A velocidade da água na entrada do tubo de sucção deve ser inferior 0,90 m/s. A profundidade útil no poço de sucção, isto é a altura da água entre o nível mínimo e a junta do crivo, ou a boca de entrada da tubulação, deve ser igual ou superior aos limites relacionados a seguir:
a) Condição hidráulica:
b) para impedir a entrada de ar
Sempre que várias bombas tiverem suas canalizações de sucção ligadas a uma tubulação única, as conexões deverão ser feitas por meio de Y (junções), evitando-se o emprego de tês.
A canalização de sucção geralmente tem um diâmetro comercial imediatamente acima ao da tubulação de recalque. A altura máxima de sucção acrescida das perdas de carga devem satisfazer as especificações estabelecidas pelo fabricante das bombas. Na teoria, o máximo seria de 10,33m ao nível do mar (1 atm), na prática, raramente atingi 7,50m. Para a maioria das bombas centrífugas a sucção é inferior a 5m.
A velocidade da água na boca da entrada das bombas, geralmente, está compreendida entre 1,5 e 5,00 m/s, podendo-se tomar 3,00 m/s como um termo médio. Na saída das bombas, as velocidades são mais elevadas podendo atingir o dobro desses valores.
AS tubulações de recalque de grande extensão a velocidade são relativamente baixas: 0,65 e 1,5 m/s, devendo ser dimensionadas de forma econômica, escolhendo o diâmetro mais vantajoso.
Quando a pressão absoluta em um determinado ponto se reduz a valores abaixo de certo limite, alcançando o ponto de ebulição da água, esse líquido começa a ferver e os condutos ou peças passam a apresentar, em parte, bolsas de vapor dentro da própria corrente. O fenômeno de formação e destruição dessas bolsas de vapor, ou cavidades preenchidas com vapor, denomina-se cavitação.
Sempre que a pressão atinge um limite critico (tensão de vapor) o funcionamento se torna precário e as maquinas começam a vibrar em consequência da cavitação. Os efeitos transmitem-se par as estruturas próximas, reduzindo o rendimento e podendo causar sérios danos materiais. Pode-se ocorrer em câmaras e condutos fixos, nos pontos de pressão muito baixos e velocidade muito elevada.
O critério usualmente adotado para o exame das condições de funcionamento de uma instalação é devido a thoma, aplicando-se a seguinte fórmula:
Onde: H = altura efetiva da bomba Ha = altura correspondente à pressão atmosférica; Hv = altura devida à tensão de vapor de água;
Existe um diâmetro conveniente para o qual o custo total das instalações é um mínimo.
Em primeira aproximação podem-se admitir P 1 = um preço médio por unidade de potencia para o conjunto elevatório, incluindo unidades de reserva, conservação e custeio capitalizado; P 2 = um preço médio por unidade de comprimento de um conduto de diâmetro unitário, assentado. O preço do conjunto de recalque será
Sendo L o comprimento da linha.
O custo dos conjuntos elevatórios será
a altura manométrica inclui as perdas de carga,
sendo que o valor de K’ pode ser tirado das fórmulas práticas.
O custo total da instalação será, então,
Para que o custo seja mínimo.
ou
que é a conhecida fórmula de Bresse, aplicável às instalações de funcionamento contínuo.
Verifica-se, portanto, que o dimensionamento de uma linha de recalque é feito por imposições econômicas, o mesmo acontecendo com as linhas que alimentam as usinas hidrelétricas.
No fim do século passado, foi determinado um valor aproximado para K, em função dos preços da época (1886).
No Brasil, tem sido adotados valores para K entre 0,9 e 1,4. Entretanto o valor desse coeficiente na fórmula de Bresse é consequência dos preços da eletricidade, dos materiais e das maquinas empregadas nas instalações, variando, portanto, com o tempo e com a região.
Admitindo-se para as nossas condições atuais
A velocidade nas canalizações de recalque, geralmente, é superior a 0,55m/s, raramente ultrapassando 2,40m/s. Esse limite superior é comumente encontrado nas instalações em que as bobas funcionam apenas algumas horas por dia.
Para o dimensionamento das linhas de recalque de bombas que funcionam apenas algumas horas por dia, propôs-se a formula
sendo
É critério de alguns engenheiros estabelecer, para o caso de instalações prediais, diâmetros tais que a perda de carga unitária decorrente satisfaça a certos limites, geralmente 10 a 20%.
Para canalizações forçadas de usinas são dimensionados pelo critério econômico. Uma das fórmulas usadas para pré dimensionamentos de grandes dimensionamentos das tubulações de diâmetros maiores são as de Bureau.
As dimensões dessa base devem exercer de 5 a 10 cm, de largura e comprimento a base de ferro que sustenta o conjunto motor bomba. A base também devera ter 4 furos para receber os parafusos chumbadores para fixar a bomba a base.
Alinhamento
No recebimento da motor bomba, deverá ser verificado seu alinhamento, após o transporte. O alinhamento deverá ser novamente verificado como segue a figura abaixo:
Tubulações
As canalizações não deverão ter seu peso suportados pela bomba e sim por escoras independentes, de modo que quando os parafusos da flange foram apertados, nenhuma tensão seja exercida sobre a bomba. Em prédios as canalizações devem ser isoladas da estrutura do prédio para que se houver vibrações elas não sejam transmitidas a estrutura.
Recomenda-se o uso de diâmetros maiores de sucção e recalque dos que a bomba exige, devendo ter as canalizações curtas e evitar o uso de peças para diminuir a perda de carga. Caso a bomba recalque líquidos quentes, deverá ser usada peças de dilatação com o objetivo de diminuir os esforços da bomba.
Tubulação de sucção
O diâmetro da tubulação de sucção deve ser tal que a velocidade em seu interior não ultrapasse 2 m/s. A altura de sucção que vai da bomba até a superfície do liquido que será bombeado deverá ser mínimo, assim como o uso de peças. O valor da altura de sucção também dependerá da pressão atmosférica, temperatura e pressão.
Devem ser evitadas bolsas de ar em canalizações de sucção, mediante a adoção de dispositivos de redução excêntricos, tubulação de sucção com declive em direção ao ponto de sucção, construção do poço de sucção de forma que evite agitação do liquido, se funcionar mais de uma bomba no mesmo poço, cada bomba deverá ter canalizações independentes, compostos para vedar entradas de ar na canalização de sucção e a extremidade da canalização deverá ficar a uma altura abaixo do nível mínimo do liquido a ser deslocado. Recomenda se também que um clivo ou filtro seja colocado na extremidade da canalização para evitar a entrada de impurezas na bomba.
Válvulas-de-pé
Caso não se disponha de outro modo para escorvar a bomba, deverá ser utilizada uma válvula de pé na extremidade da canalização de sucção. Este dispositivo deverá ter pelo menos 150% da área de canalização de sucção.
Crivo ou Filtro
canalização de sucção, deixando escapar o ar pela torneira superior de escorvar. Escorvar automaticamente: para serviços intermitentes, em que o eixo da bomba fica acima do nível do liquido a ser bombeado, usa-se um dispositivo automático, fazendo com que ela seja escorvada todas as vezes que parar.
Nunca se deve permitir que a bomba funcione em sentido contrário ao da seta, que é indicada na placa de fabricação ou na carcaça da bomba.
1.18. ARIETE HIDRAULICO
O aríete ou carneiro hidráulico é um aparelho destinado a elevar água por meio da própria energia hidráulica. Aplica-se no caso de uma fonte, de um córrego. Ele é instalado em nível inferior ao do manancial, a água que chega ao aríete inicialmente sai por uma válvula externa até o momento em que é atingida uma determinada velocidade elevada. Nesse instante, a válvula fecha-se, repentinamente, ocasionando um sobrepressão que possibilita a elevação de água.
1.19. ELEVAÇÃO DA ÁGUA POR AR COMPRIMIDO
É um sistema comumente empregado para a retirada de água de poços profundos. Consiste na introdução de ar comprimido em quantidade e pressão adequadas, para provocar a elevação da agua. Suas vantagens são: grande capacidade, simplicidade, segurança e flexibilidade.
1.20. ESCOLHA RACIONAL DE UMA BOMBA. A SELEÇÃO DO EQUIPAMENTO DESTINADO A MOVIMENTAR FLUIDOS ANALIZADA SOB O PPONTO DE VISTA HIDRAULICO. Há tipos que se adaptam melhor a determinadas condições, como, por exemplo, pressões desejadas, temperaturas e viscosidade do fluido a ser bombeado. Basicamente, só há duas categorias de bombas: as volumétricas ou estáticas e as de escoamento ou dinâmicas.
Velocidade do Rotor
A cavitação começa na entrada do rotor e diminuí a pressão com aumento da vazão e finalmente estende-se sobre uma grande parte da superfície das pás do rotor, não permitindo mais um aumento de vazão. O rendimento cai com a pressão. Mantendo a sucção menor do que a admissível para a vazão máxima. A sucção depende do tipo de bomba e da pressão de vapor do liquido bombeado. Bombas dinâmicas podem ser usadas em paralelo e em série. Rotores com duas entradas e uma só saída ou rotores em serie são montados sobre um eixo.
1.21.ESCOLHA DE BOMBAS
É determinada pelas condições de operação e de manutenção, por consideração econômica.
Vazão, pressão e rendimento.
Velocidade Especifica
Para escolha de uma bomba, para uma determinada vazão e pressão total, introduz o conceito de velocidade especifica.
