Bomba Hidráulica: Princípios e Sistemas de Bombeamento

Hidráulica Bombas Profª Maiara Foiato Email maiarafoiatounoescedubr Bomba hidráulica Bombas são dispositivos mecânicos que introduzem energia em uma porção de massa de água seja elevando sua posição seja aumentando sua velocidade mas sempre produzindotransformando trabalho mecânico força deslocamento Ou ainda Bomba é uma máquina hidráulica que recebe trabalho mecânico fornecido por outra máquina ex motor elétrico ou a combustão e o transfere para o fluido realizar trabalho Um bombeamento é constituído de motor bomba tubulação e acessórios Bomba hidráulica Notese que em um bombeamento normalmente jusante está acima de montante enquanto que nos escoamentos por gravidade dáse o contrário Por isso recomendase entender sempre assim montante antes jusante depois Assunto multidisciplinar sendo que os equipamentos são objeto de aprofundamento nas disciplinas de engenharia mecânica bombas e engenharia elétrica motores É necessário que os profissionais envolvidos tenham conhecimentos superpostos para poder trabalhar melhor em conjunto nos projetos de sistemas de bombeamento assim vamos estudar os princípios básicos para esse fim Sistemas elevatórios instalações de recalque Como fazer a água fluir de um reservatório inferior para um reservatório elevado Fornecendo energia à água Sistema elevatório ou de recalque Sistema elevatório Tubulação de recalque liga a bomba ao reservatório superior Conjunto elevatório bombas motores elétricos ou a combustão Tubulação de sucção liga o reservatório inferior à bomba Posição da bomba Bomba Afogada O eixo da bomba está abaixo da cota do nível de água do reservatório inferior Bomba não Afogada O eixo da bomba está acima da cota do nível de água do reservatório inferior A tubulação de sucção deve ser sempre ascendente até atingir a bomba Podemse admitir trechos no máximo perfeitamente horizontais Detalhe geral de uma estação elevatória Válvula de pé Mantém cheia a tubulação de sucção quando o motor não está em funcionamento fluxo unidirecional Crivo Acoplado à válvula de pé evita a entrada de partículas sólidas Redução Excêntrica Adéqua o tubo de sucção de maior diâmetro à entrada da bomba de menor diâmetro Evita acúmulo de bolhas de ar separação da coluna líquida e cavitação Detalhe geral de uma estação elevatória Válvula de Retenção Evita o retorno da água mantendo a coluna líquida na tubulação Registro Controle da vazão fechamento para manutenção da bomba ou tubulação de sucção registro de gaveta é o mais utilizado Motor Fornece energia mecânica à bomba unese à bomba pelo eixo Altura Geométrica ou Altura Estática Hg É o desnível geométrico a ser vencido Hg hs hr Altura Manométrica Hm A altura manométrica representa a energia absorvida por unidade de peso do líquido ao atravessar a bomba É a energia que a bomba deverá transmitir ao líquido para transportar a vazão Q do reservatório inferior ao reservatório superior Portanto Hm deve vencer o desnível geométrico e as perdas de carga Aplicando o princípio da conservação da energia Bernoulli para os pontos 1 e 2 da figura anterior temos que Altura Manométrica Hm Também Hm Energia na saída da bomba Energia na entrada da bomba Onde Hg desnível geométrico hftot perdas de carga no recalque hr mais as perdas de carga na sucção hs É o trabalho realizado sobre o líquido ao passar pela bomba por unidade de tempo para transportar a vazão Q do Reservatório inferior ao Reservatório superior vencendo a altura manométrica total Assim a Hm energia fornecida na forma de trabalho W ou seja a potência mínima de acionamento da bomba Potência dos Conjuntos Elevatórios Um Grupo MotorBomba também conhecido por conjunto elevatório deverá ser capaz de transferir o trabalho necessário para transitar transferir uma determinada massa de líquido entre dois pontos vencendo a diferença de nível mais as perdas de carga em todo o percurso perda por atrito ao longo da canalização e perdas localizadas devidas às peças especiais Porém nem toda a potência que é fornecida pelo motor é aproveitada pela bomba parte é perdida no interior da bomba em consequência de perdas hidráulicas Potência dos Conjuntos Elevatórios Pot potência kW quilowatt 1kW 136 cv Q vazão m³s H altura total de elevação da bomba m ɳ rendimento Ao multiplicarmos a potênciatrabalho Hm ou W pela vazão encontramos a chamada potência hidráulica potência que chega na água Se dividirmos a potência hidráulica pelo rendimento ɳ da bomba obtemos a potência real do bombeamento Potência instalada Na prática deve ser considerada uma certa folga para os motores elétricos Para pequenas instalações ou para quando não se pode contar com especialistas os seguintes acréscimos são recomendáveis Fonte AZEVEDO NETTO José Martiniano de 2015 Os motores elétricos disponíveis nos estoques dos fornecedores são normalmente fabricados para determinadas potências padronizadas Para potências maiores os motores costumam ser fabricados por encomenda Curvas Características Curva característica de uma máquina hidráulica bomba ou turbina representação gráfica ou em forma de tabela das funções que relacionam os diversos parâmetros envolvidos em seu funcionamento Curva característica de uma bomba CCB obtida experimentalmente para cada vazão recalcada Q são medidas a altura de elevação H com manômetros e o torque da máquina para cálculo do rendimento Qual é a energia que a bomba pode fornecer para o sistema Tubulações sob bombeamento Teoricamente o diâmetro de uma linha de recalque pode ser qualquer porém se for adotado um diâmetro relativamente grande resultarão perdas de carga pequenas e em consequência a potência do conjunto de bombeamento será reduzida as bombas serão de custo mais baixo e o consumo de energia também mas o custo para a implantação da tubulação de recalque será elevado se ao contrário for estabelecido um diâmetro relativamente pequeno resultarão perdas elevadas exigindo maior potência para as máquinas O custo da canalização será mais baixo e os conjuntos elevatórios serão dispendiosos mais caros consumindo mais energia Tubulações de sucção A canalização de sucção deve ser a mais curta possível evitando se ao máximo curvas e quando inevitáveis devem ser o menos bruscas possível raios grandes curvas 45 em lugar de 90 etc Para a canalização de sucção é comum usar um diâmetro comercial imediatamente superior ao da tubulação de recalque A altura máxima de sucção acrescida das perdas de carga deve satisfazer as especificações estabelecidas pelo fabricante das bombas Na prática é raro atingir 7 m Para a maioria das bombas centrífugas a sucção deve ser inferior a 5 m os fabricantes geralmente especificam as condições de funcionamento para evitar a ocorrência dos fenômenos de cavitação Para cada tipo de bomba deve ser verificada a altura máxima de sucção Para finalizar os conceitos siga as instruções da trilha da aprendizagem prevista no portal de ensino Leia os itens indicados no livro de Azevedo Netto Assista aos vídeos disponibilizados Em seguida responda aos questionamentos sobre bombas NPSH e Cavitação Após estas atividades aplique o conteúdos nos exercíciossituações propostos