Bombas Hidráulicas: Classificação e Componentes

Hidráulica Agrícola Prof Marcelo Rocha Eng Agrônomo UFBA Mestre em Eng Agrícola UFV Doutor em Eng Agrícola UFV Guanambi BA Novembro de 2022 Bombas hidráulicas INSTITUTO FEDERAL BAIANO Campus Guanambi Bombas hidráulicas Máquinas Transformadores de energia Máquina hidráulica motora Transforma energia hidráulica em mecânica Máquina hidráulica geradora Transforma energia mecânica em hidráulica Bombas hidráulicas Classificação Bombas volumétricas Deslocamento positivo o orgão fornece energia ao fluido em forma de pressão Turbobombas ou Bombas Hidrodinâmicas O orgão rotor fornece energia ao fluido em forma de energia cinética Bombas São máquinas que fornece energia ao fluido na forma cinética através do rotor Principais componentes orgãos Rotor Depressão Sobrepressão Bombas Principais componentes orgãos Difusor Transforma a energia cinética em energia de pressão Saida Difusor Pás dos rotor 1 2 3 4 5 6 7 1 Caixa de rolamento axial As características originais de vazão pressão e eficiência são mantidas ao longo da vida da bomba através de um simples ajuste controlando a folga do rotor 2 Mancal 3 Carcaça voluta difusor 4 Eixo 5 Caixa de vedação gaxetas 6 e 7 Rotor Bomba Componentes Bombas Classificação Quanto a trajetória do fluido dentro do rotor Bombas Radiais ou Centrífugas Pequenas vazões e grandes alturas O fluido entra no rotor na direção axial e sai na direção radial Bombas Classificação Quanto a trajetória do fluido dentro do rotor Bombas Axiais Grandes vazões e pequenas alturas O fluido entra e sai no rotor na direção axial Bombas Classificação Quanto ao número de entrada para sucção Bombas de sucção simples ou unilateral Bombas de dupla sucção ou de entrada bilateral Bombas Classificação Quanto ao número de rotores dentro da carcaça Bombas unicelulares ou de simples estágio Hman 100 m rotor entrada difusor Bombas Classificação Quanto ao número de rotores dentro da carcaça Bombas multicelulares ou de múltiplos estágios Permite Hman 100 m Bombas Classificação Quanto ao posicionamento do eixo Bomba de eixo horizontal Recalque Sucção Bombas Classificação Quanto ao posicionamento do eixo Bomba de eixo vertical Sucção Saida Bombas Classificação Quanto à pressão desenvolvida Bomba de baixa pressão Hman 15 m Bomba de média pressão 15 m Hman 50 m Bomba de alta pressão Hman 50 m Bombas Classificação Quanto ao tipo de rotor a Rotor fechado b Rotor semifechado c Rotor aberto Bombas Classificação Quanto à posição do eixo da bomba em relação ao nível da água NA Bomba de sucção positiva NA Eixo Classificação Quanto à posição do eixo da bomba em relação ao nível da água NA Bomba de sucção negativa ou afogada Bombas NA Eixo Escolha da bomba e potência necessária ao seu funcionamento Vazão Altura manométrica Peças especiais numa instalação típica bomba Válvula de pé Válvula de retenção Válvula de gaveta Válvula de esfera Válvula borboleta Válvula de deslize Válvula de bico Válvula de desligar Curvas características das bombas Centrífugas Axiais Modelo ITA 65260 Velocidade do rotor 1730 rpm Fabricante IMBIL Série ITA Número máximo de rotores 1 monoestágio Diâmetro comercial do rotor 240 mm Diâmetro do bocal de sucção 80 mm Diâmetro do bocal de recalque 65 mm Curva característica da Bomba Curva característica do sistema Altura geométrica do sistema Ponto de operação da bomba no sistema Hg hf K Q2 Hm Q Curvas características do sistema ou da tubulação Projeto de instalação de Bombeamento Dimensionar uma instalação de bombeamento com base nos dados abaixo Vaza de projeto 0039 m³ s¹ 390 L s¹ Altura de sucção 40 m Altura de recalque 530 m Comprimento de sucção 60 m Comprimento de recalque 2100 m Peças especiais Sucção 1 válvula de pé 1 curva de 90 1 redução excêntrica Recalque 1 válvula de retenção 1 válvula de gaveta 6 curvas de 90 1 ampliação Dimensionamento do Recalque e da sucção Limite de velocidade Equação da ABNT D 0586 x J025 x Q050 em que D é o diâmetro e m J é a jornada de trabalho diária em h e Q é a vazão recalcada em m3 s1 Escolha da bomba Q 140 m3 h1 e Hm 65 m Mark Peerless 3500 rpm GM SOB CONSULTA nº 1035 GN SOB CONSULTA nº 2125A Escolha da bomba Q 140 m3 s1 e Hm 65 m KSB 1750 rpm 32200 1 Escolha 80400 ou 65200 80400 65200 SOB CONSULTA n 1035 BOMBAS SUBMERSAS 6 E 8 I MODELO S30 TABELA DE SELEÇÃO Vazão m³h Altura Manométrica m NPSH m Trabalhar no ponto de projeto com redução da rotação Obter pontos homólogos usar a parábola de isoeficiência Ponto de projeto Ponto de operação sem ajustes Ponto homólogo Hp Hh Qp Qh 2 Hp Qp2 Hh Qh2 Ponto de Projeto Ponto Homólogo Hp y Hh Qp x Qh uMB z uMB z Dp w Dp w Np Np T Nova rotação Qp Qh np nh Trabalhar no ponto de projeto com usinagem Obter pontos homólogos usar a parábola de isoeficiência Ponto de projeto Ponto de operação sem ajustes Ponto homólogo Qp Qh Dp Dh 2 Dp Dh x Qp Qh 05 Ponto de Projeto Ponto Homólogo Hp y Hh Qp x Qh uMB z uMB z Dp Dp w Np T Np T Usinagem U Dh Dp 2 Relação de Louis Bergeron Cavitação Altura de sucção É um fenômeno hidráulico no qual há passagem do estado líquido para o estado de vapor com a temperatura constante e redução na pressão do líquido Sob condição normal de pressão 1 atm 760 mmHg a água evapora a 100 oC Sob condição normal de temperatura 20 oC a água evapora a 024 mca 174 mmHg Pressão ou Tensão de vapor Pressão com que a água começa a evaporar ferver Cavitação Ocorrência Quando a pressão absoluta no interior da tubulação de sucção for inferior á pressão de vapor da substância a uma dada temperatura ocorre a cavitação O aparecimento de uma pressão absoluta à entrada da bomba menor ou igual a tensão de vapor do líquido na temperatura em que este se encontra poderá ocasionar vários efeitos Cavitação Se a pressão absoluta do líquido na entrada da bomba for menor ou igual à tensão de vapor e se a pressão se estender em toda seção de escoamento poderá formarse uma bolha de vapor capaz de interromper o escoamento Se esta pressão for localizada a alguns pontos da entrada da bomba as bolhas de vapor liberadas serão levadas pelo escoamento para regiões de altas pressões região de saída do rotor Em razão da pressão externa maior que a pressão interna ocorre a implosão das bolhas colapso das bolhas responsável pelos vários efeitos da cavitação Cavitação Efeitos da cavitação Efeito químico com as implosões das bolhas são liberados íons livres de oxigênio que atacam as superfícies metálicas corrosão química dessas superfícies Efeito mecânico quando a bolha atinge uma região de alta pressão seu diâmetro será reduzido iniciase o processo de condensação da bolha Com a condensação da bolha as partículas de água aceleradas se chocam cortando umas o fluxo das outras isso provoca o chamado golpe de aríete e com ele uma sobre pressão que se propaga em sentido contrário golpeando com violência as paredes mais próximas do rotor e da carcaça danificandoas Cavitação Síntese Pressão de vapor Pressão no qual coexiste os dois estados físicos da matéria líquido e gasoso Se a pressão absoluta local for inferior a tensão de vapor da substância temse Pressão absoluta local Tensão de vapor da substância passa do estado líquido para vapor Pressão absoluta local Tensão de vapor da substância permanece no estado líquido Altura de sucção Hsuc max Patm hfsuc Pvapor NPSHreq NPSH Requerido É fornecido pelo fabricante É função da perdas de cargas que ocorre no interior da bomba Disponível É função das condições locais de instalação da bomba Para a bomba não cavitar NPSHd NPSHreq NPSHd Patm hsuc Pvapor hfsuc 26 5 293 0 0065 293 1013 z Patm Tensão de vapor da água conforme a temperatura para g 980 m s1 ao nível do mar Fonte Azevedo Neto 1998 Altura Manométrica m