Instalações de Recalque: Máquinas Hidráulicas e Classificações de Bombas

INSTALAÇÕES DE RECALQUE PARTE 1 Máquinas Hidráulicas Classificação Conforme o sentido de transformação de energia ENERGIA HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS máquinas hidráulicas que recebem energia de outras máquinas ex motor Máquina Hidráulica Máquina através da qual escoa a água ENERGIA MECÂNICA TURBINAS RODAS DÁGUA BOMBAS HIDRÁULICAS São máquinas querecebem trabalho mecânico e o transformam em energia hidráulica fornecendo energia ao líquido A energia fornecida pela bomba ao fluido é chamada altura manométrica Hm em metros 3 ÓRGÃOS PRINCIPAIS DE UMA BOMBA Difusor 4 CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS Quanto à trajetória do fluido dentro do rotor a Bombas Radiais ou Centrífugas Pequenas vazões e grandes alturas Bombas de fluxo radial 5 CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS Quanto à trajetória do fluido dentro do rotor b Bombas Axiais Pequenas alturas e grandes vazões Bomba de fluxo axial 6 CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS Quanto à trajetória do fluido dentro do rotor c Bombas Diagonais ou de Fluxo Misto Médias alturas e médias vazões 7 CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS Quanto ao número de entradas para aspiração ou sucção a Bombas de Sucção simples ou de entrada unilateral b Bombas de dupla sucção ou de entrada bilateral 8 CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS Quanto ao número de rotores dentro da carcaça a Bombas de simples estágio ou unicelulares usadas para Hm 100 m b Bombas de múltiplos estágios ou multicelulares usada em poços profundos 9 CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS Quanto ao posicionamento do eixo a Bombas de eixo horizontal é a mais comum 10 CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS Quanto ao posicionamento do eixo b Bombas de eixo vertical usada em poços profundos 11 CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS Quanto à pressão desenvolvida a Bombas de baixa pressão Hm menor que 15 m b Bombas de média pressão Hm entre 15 e 50 m c Bombas de alta pressão Hm maior que 50 m 12 CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS Quanto ao tipo de rotor a Bombas de rotor aberto b Bombas de rotor fechado c Bombas de rotor semiaberto Prof Emmanuel Teixeira 13 CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS Quanto à posição do eixo da bomba em relação ao nível da água a Bombas de sucção positiva eixo da bomba situase acima do NA do reservatório de sucção 14 CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS Quanto à posição do eixo da bomba em relação ao nível da água b Bombas de sucção negativa ou afogada eixo da bomba situase abaixo do NA do reservatório de sucção 15 PEÇAS ESPECIAIS NUMA INSTALAÇÃO TÍPICA DE BOMBA 16 PEÇAS ESPECIAIS NUMA INSTALAÇÃO TÍPICA DE BOMBA Na linha de sucção a Válvula de pé e crivo Unidirecional Mantém a bomba escorvada Impedir a entrada de partículas sólidas Respeitar as distâncias indicadas na figura anterior 17 PEÇAS ESPECIAIS NUMA INSTALAÇÃO TÍPICA DE BOMBA Na linha de sucção b Curva de 90 Realiza a mudança de direção do fluxo de água c Redução excêntrica Evita a formação de bolsa de ar na entrada da bomba Ajuste de diâmetros 18 PEÇAS ESPECIAIS NUMA INSTALAÇÃO TÍPICA DE BOMBA Na linha de recalque a Redução concêntrica Ajuste de diâmetros b Válvula de retenção Sustentar o peso da coluna de água Impedir refluxo do líquido Limpeza da bomba c Válvula de gaveta Permitir reparos na válvula de retenção 19 ALTURA MANOMÉTRICA DA INSTALAÇÃO Expressão da altura manométrica Bomba a ser instalada 20 ALTURA MANOMÉTRICA DA INSTALAÇÃO 21 ALTURA MANOMÉTRICA DA INSTALAÇÃO Sinal da altura de sucção Hs 22 LINHAS PIEZOMÉTRICAS Bomba horizontal não afogada Hm HgΔH ΔH ΔHsΔHr Hg HgsHgr Hgs 0 motor e bomba NA poço de sucção o NA pode ser variável Verificar a situação crítica LINHAS PIEZOMÉTRICAS Bomba horizontal afogada Hm HgΔH ΔH ΔHsΔHr Hg HgsHgr Hgs 0 motor e bomba NA poço de sucção LINHAS PIEZOMÉTRICAS Bomba vertical afogada e submersa Hm HgΔHr ΔHr Linha Piezométrica recalque Hg motor NA bomba poço de sucção ESCOLHA DA BOMBA Vazão a ser recalcada Q em redes de distribuição de água Q 24qPk1k2 T Em que q consumo per capita em Lhabdia P população em hab K1 coeficiente do dia de maior consumo K2 coeficiente da hora de maior consumo e T tempo de funcionamento da bomba em horas 26 ESCOLHA DA BOMBA Vazão a ser recalcada Q em instalações prediais CD Q Em que T CD consumo diário da edificação em litros ou m³ T tempo de funcionamento da bomba em horas 27 ESCOLHA DA BOMBA Altura manométrica de instalação Hm Levantamento do perfil topográfico Comprimento das tubulações Número de peças especiais Hm Hg hT 28 ESCOLHA DA BOMBA Cálculo do diâmetro da tubulação D diâmetro econômico 29 ESCOLHA DA BOMBA Cálculo do diâmetro da tubulação D a Fórmula de Bresse Bomba funcionando 24 hdia D K Q Em que D diâmetro calculado em m Q vazão recalcada em m3s K 06 a 16 valor comum K 1 ou por medidas de segurança K 12 30 ESCOLHA DA BOMBA Cálculo do diâmetro da tubulação D b Fórmula recomendada pela ABNT Bomba não funcionando 24 hdia T 025 D 13 Q 24 Em que D diâmetro calculado em m Q vazão recalcada em m3s T jornada de trabalho da bomba em horas ESCOLHA DA BOMBA Determinação dos diâmetros da tubulação de sucção DS e da tubulação de recalque DR Adotase o diâmetro comercial mais próximo para a tubulação de recalque e o diâmetro comercial imediatamente superior para a tubulação de sucção Critério econômico velocidades Na sucção Vs 15 ms no máximo 20 ms No recalque VR 25 ms no máximo 30 ms 32 ESCOLHA DA BOMBA Ex Numa edificação com consumo diário de 10000 L será montada uma instalação de bombeamento com sucção positiva com 5 horas de funcionamento diário Pedese determinar os diâmetros das tubulações de recalque e sucção Verificar as velocidades Resolução Cálculo da vazão CD Q T 10000 L Q 5 h Q 2000 Lh 33 ESCOLHA DA BOMBA Transformação de unidades Q 2000 Lh Q 2000103m33600 s Q 55610 m3s 34 ESCOLHA DA BOMBA Cálculo dos diâmetros das tubulações de recalque e de sucção T 025 D 13 Q 24 D 13 5 h 025 556 104 m3s 24 D 002071 m ou 2071 mm O diâmetro de tubulação comercial mais próximo existente é de 20 mm portanto DR 20 mm O diâmetro de sucção é de diâmetro comercial imediatamente superior portanto Ds 25 mm 35 ESCOLHA DA BOMBA Para verificação das velocidades e perdas de carga utilizase o diâmetro interno da tubulação Di Di De 2e Verificação no manual de fabricante Tigre Para DN 20 mm Di 20 215 170 mm Para DN 25 mm Di 25 217 216 mm 36 ESCOLHA DA BOMBA Verificação das velocidades No recalque D² Q π 4 v 556104 π 171000² v 4 v 245 ms 25 ms ok 37 ESCOLHA DA BOMBA Verificação das velocidades Na sucção D² Q π 4 v 556104 π 2161000² v 4 v 152 ms 20 ok 38 ESCOLHA DA BOMBA Ex Determine a altura manométrica do exercício anterior supondo que as tubulações sejam de PVC conduzindo água fria Considere Altura de sucção Hs 2 m sucção positiva Altura de recalque Hr 30 m Comprimento da tubulação de recalque Lr 50 m Comprimento da tubulação de sucção Ls 25 m 39 ESCOLHA DA BOMBA Peças especiais no recalque 01 válvula de retenção do tipo pesada 01 registro de gaveta aberto 01 curva de 90º 01 entrada normal Peças especiais na sucção 01 válvula de pé com crivo 01 curva de 90º 40 ESCOLHA DA BOMBA PERDAS DE CARGAS LOCALIZADAS SUA EQUIVALÊNCIA EM METROS DE TUBULAÇÃO DE PVC RÍGIDO OU COBRE Resolução TAB 10 DIÂMETRO NORM DN Refl mm pol 15 12 11 04 02 07 23 23 20 34 12 05 05 03 16 16 25 1 15 05 05 04 21 21 32 1 14 17 06 05 05 29 29 40 1 12 20 06 06 06 38 38 50 2 22 07 06 07 49 49 65 2 12 31 11 08 10 58 58 75 3 39 15 11 15 80 80 100 4 43 19 16 20 115 115 125 5 49 19 16 28 131 131 150 6 54 26 21 28 156 156 ESCOLHA DA BOMBA Resolução Lembrando que Hm Hg ht Hg Hs Hr 42 ESCOLHA DA BOMBA Resolução Cálculo da perda de carga na sucção Para o cálculo da perda de carga é necessário saber o comprimento equivalente de tubulação Pela tabela para 25 mm 01 válvula de pé com crivo Lf 133 m 01 curva de 90º Lf 06 m 43 ESCOLHA DA BOMBA Cálculo da perda de carga na sucção Lv L ΣLf Lv 25 133 06 Lv 164 m Fórmula para perda de carga unitária para PVC conduzindo água fria J 869 x 106 x Q175 x d475 J 869 x 106 x 556104 103 Ls175 x 216 mm475 44 J 143 kPam ou 014 mcam ESCOLHA DA BOMBA Perda de carga total na sucção hT JLv hT 014 mcam164 m hT 23 mca 45 ESCOLHA DA BOMBA Cálculo da perda de carga no recalque Para o cálculo da perda de carga é necessário saber o comprimento equivalente de tubulação Pela tabela para 20 mm 01 válvula de retenção do tipo pesada Lf 41 m 01 registro de gaveta aberto Lf 02 m 01 curva de 90º Lf 05 m 01 entrada normal Lf 04 m 46 ESCOLHA DA BOMBA Lv L ΣLf Lv 50 41 02 05 04 Lv 552 m Fórmula para perda de carga unitária para PVC conduzindo água fria J 869 x 106 x Q175 x d475 J 869 x 106 x 556104 103 Ls175 x 17 mm475 J 445 kPam ou 045 mcam 47 ESCOLHA DA BOMBA Perda de carga total no recalque hT JLv hT 045 mcam552 m hT 2484 mca 48 ESCOLHA DA BOMBA Cálculo da altura manométrica Hg Hs Hr Hg 2 30 Hg 32 m Hm Hg hT Hm 32 23 2484 Hm 5914 m 49 ESCOLHA DA BOMBA Resumo da bomba Altura manométrica Hm 5914 m Vazão recalcada no manual do fabricante usase a unidade m³h Q 556104 m³s Q 556104 m³s 3600 sh Q 20 m³h 50