Sistemas Elevatórios - Dimensionamento e Caracterização de Sistemas de Recalque

1 8537 Hidráulica Geral Prof Dr Antonio Carlos da F Bragança Pinheiro Título 2 Sistemas Elevatórios Escoamento em Orifícios e Hidrometria 50 pontos Tr Caracterizar comentar e ilustrar com fotografias e exemplo sistemas de recalque Apresentar e ilustrar o dimensionamento de sistema de recalque Comentar e ilustrar a curva característica de uma bomba de recalque O conjunto constituído pelas canalizações e pelos meios mecânicos de elevação denominase sistema de recalque Tem a finalidade de bombear a água do reservatório inferior para o superior A bomba recalque pode ser usada em diversas situações como em efluentes industriais águas servidas fluviais sujas de esgoto e outros fluídos Seu trabalho é efetivo e podem ter um ótimo funcionamento em situações abaixo do nível da rede de esgoto As partes constituintes do sistema de recalque e suas principais funções são Tubulação de sucção Definese tubulação de sucção sendo o tubo que t em a função de gerar uma pressão negativa do rotor com isto podese ter uma variação de pressão entre a entrada e a saída do rotor Tubulação de recalque É a canalização que liga a bomba ao reservatório superior Inclui acessórios como registros válvulas de retenção curvas etc Conjunto motorbomba Tem a função de elevar um liquido de uma cota inferior para uma cota superior SUCÇÃO Hgs altura geométrica de sucção hfs perda de carga na sucção Hms altura manométrica de sucção Hms Hgs hfs RECALQUE Hgr altura geométrica de recalque hfR perda de carga no recalque HmR altura manométrica de recalque HmR Hgr hfR SISTEMA DE BOMBEAMENTO HmT altura manométrica total HmT Hms HmR Dimensionamento da tubulação de sucção Formula da ABNT NBR5626 Recomendada para funcionamento intermitente ou não continuo Dr 13 4 raiz T sobre 24 Onde Dr diâmetro de recalque em metros ou milímetros m ou mm T período número horas de funcionamento da bomba por dia e Q vazão em metros cúbicos por segundo ou metros cúbicos por hora m³s ou m³ h O Ds diâmetro de sucção é o diâmetro comercial imediatamente superior ao diâmetro de recalque calculado pela fórmula anterior em metros ou milímetros m ou mm Observação caso o valor encontrado pela fórmula da ABNT não coincida com um diâmetro comercial o diâmetro de recalque Dr deverá ser um diâmetro comercial inferior ou superior ao calculado Portanto devemos submetê lo ao cálculo da velocidade econômica para comprovação em que a velocidade econômica v fica entre 05 e 40 metros por segundo ms D raiz 4 vezes Q sobre pi vezes D² Cálculo de perda de carga na sucção hfs EQUAÇÃO DE HAZENOWILLIANS hf 10646 Q sobre C elevado a 1852 vezes L sobre D elevado 487 hfperda de carga continua m Q vazão em m³s1 C coeficiente que depende da natureza da parede do tubo material e estado L comprimento da tubulação m D diâmetro da tubulação m Dimensionamento da tubulação de recalque Para fazer o dimensionamento da tubulação d e recalque utilizase as mesmas fórmulas apresentadas na seção anterior D 13 4 raiz T sobre 24 raiz Q V raiz 4 vezes Q sobre pi vezes D² Cálculo de perda de carga no recalque hfr Para fazer o cálculo de perda de carga no recalque dimensionamento da tubulação de recalque utilizase a mesma fórmula de HazenoWillians apresentada anteriormente hf 10646 Q sobre C elevado a 1852 vezes L sobre D elevado 487 Dimensionamento do conjunto motobomba Para a escolha do conjunto motobomba seguese os passos abaixo a Calcular a altura manométrica Hm HG ΔH onde Hm altura manométrica HG altura geométrica ΔH perda de carga total A altura geométrica é a diferença de cota entre a entrada da sucção e a saída do recalque A perda de carga total compreende as perdas de carga distribuídas e as localizadas que ocorrem tanto no trecho de sucção quanto no de recalque b Determinar as características do conjunto motobomba b1 Potência a fornecer ao fluido N γ Q H onde N potência necessária para elevar o fluido de uma altura H γ peso específico da água Q vazão da bomba em m3s H altura manométrica em m b2 Potência da bomba NB N sobre ηB γ Q H sobre ηB onde NB potência da bomba ηB rendimento da bomba usualmente entre 05 a 07 b3 Potência do motor NM N sobre ηM onde NM potência do motor elétrico ηM rendimento do motor elétrico entre 09 e 095 Curvas características das bombas As bombas são projetadas para atender a vazão e altura manométrica previamente definida mas podem atingir valores superiores aos projetados É feito uma série de testes em ensaios desenvolvimento da potência necessária para uma vazão recalcada PB X Q Variação do rendimento com a vazão Q X ηb Variação do NPHS X Q Gráficos de avaliação NPSH é carga necessária para succionar sem cavitar As curvas características das bombas fornecidas pelos fabricantes permitem relacionar Curva Vazão x Pressão Q x Hm Bombas geralmente têm várias opções de rotores diâmetros variados Cada rotor tem sua própria curva Curva Vazão x Rendimento Q x ηb Capacidade de conversão de energia motriz motor em hidráulica bomba Curva Vazão x Potência Q x Pot Junto com a curva Q x ηb é utilizada para calcular o consumo de energia e escolher o motor da bomba NPSH Net Positive Suction Head ou APLS altura positiva líquida de sucção NPSHd disponível disponibilidade de energia com que o líquido entra na bomba Depende das condições locais Característica da instalação da bomba 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 𝑃𝑎𝑡𝑚 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙 𝛾 𝐻𝑔𝑠 ℎ𝑓𝑠 𝐻𝑉 Hv pressão de vapor do líquido NPSHr requerido limite de pressão de sucção no qual o desempenho em perda de carga total da bomba é reduzido em 3 devido à cavitação É a energia que deve estar disponível no interior da bomba para evitar a cavitação NPSHr é fornecido pelo fabricante Aspectos gerais das curvas características das bombas