Revisão Hidráulica Estações Elevatórias e Sistemas de Bombeamento - UFPB

Universidade Federal da Paraíba UFPB Centro de Tecnologia CT Departamento de Engenharia Civil e Ambiental DECA Associação de bombas Disciplina Hidráulica Profa Albanise Barbosa Marinho Setembro 2024 Disciplina Hidráulica Assunto Revisão Hidráulica das Estações elevatórias e sistemas de bombeamento Válvula de pé com crivo 𝐻𝐺 𝐻𝑅 𝐻𝑆 𝐻𝑚 𝐻𝐺 𝐻 𝐻𝑚 𝐻𝐺 𝐻𝑟 𝐻𝑠 Para bombas não afogadas 𝐻𝐺 𝐻𝑅 𝐻𝑆 Para bombas afogadas Altura geométrica de Sucção das Bombas Para que uma bomba trabalhe sem cavitar tornase necessário que a pressão absoluta do líquido na entrada da bomba seja superior à pressão de vapor à uma dada temperatura de escoamento do líquido ℎ𝑔𝑠 𝑃𝑎𝑡𝑚 𝛾 𝑃2 𝛾 𝑉2 2𝑔 ℎ𝑓12 Do lado esquerdo significa o saldo de energia disponível NPSH disponível para a água entrar na bomba ainda no estado líquido Do lado direito a soma significa a energia exigidarequerida NPSH exigido para a água passar pela bomba com determinada velocidade e perda de carga 𝑃𝑎𝑡𝑚 𝛾 𝑃𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝛾 ℎ𝑔𝑠 ℎ𝑓𝑠 𝑉2 2𝑔 ℎ𝑓23 Cada lado desta igualdade é chamado de NPSH net positive suction head carga líquida de sucção positiva e representam energias Altura geométrica de Sucção das Bombas No NPSH disponível estão os parâmetros que dependem das condições locais da instalação e no NPSH exigido ou requerido os relacionados à bomba Para evitar a cavitação NPSHdisponível NPSHexigido 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 𝑃𝑎𝑡𝑚 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙 𝛾 𝑃𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝛾 ℎ𝑔𝑠 ℎ𝑓𝑠 Curvas características das tubulações e das bombas As curvas características da tubulação relacionam a Hm altura geométrica a altura devida às perdas de carga com a vazão do escoamento São muito úteis em problemas de bombeamento A interseção destas com a curva característica da bomba representa o ponto de operação do sistema de recalque 𝐻𝑚 𝐻𝑔 ℎ𝑓 𝑘 10641𝐿𝑒𝑞 𝐶1852𝐷4871 𝐻𝑚 𝐻𝑔 𝑘𝑄2 𝑘 8𝑓 𝜋2𝑔 𝐿𝑒𝑞 𝐷5 𝐻𝑚 𝐻𝑔 𝑘𝑄1852 Utilizando a Fórmula de Darcy Weisbach Utilizando a Fórmula de HazenWilliams Curvas características das tubulações e das bombas Quanto menor o diâmetro da tubulação mais acentuada é a variação da perda de carga em relação a vazão e menor portanto a vazão bombeada no ponto de trabalho Significa que para a tubulação de menor diâmetro D1 a vazão recalcada Q1 será menor que a Q2 D2 Alteração do ponto de trabalho da bomba decorrente de alterações nas curvas das tubulações Curvas características das tubulações e das bombas 𝐻𝑚 𝐻𝑔 𝑘1 𝑘2𝑄𝑛 n 2 ou 185 Hmassociação Hm1 Hm2 Qassociação Q1 Q2 Potassociação Pot1 Pot2 Associação de bombas em paralelo Associação de bombas em série 𝐻𝑚𝑎𝑛 𝐻𝑚𝑎𝑛𝐴 𝐻𝑚𝑎𝑛𝐵 𝑄𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 𝑄𝐴 𝑄𝐵 𝑃𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 𝑃𝐴 𝑃𝐵 𝜂𝑎𝑠𝑠𝑜𝑐 𝐻𝑎𝑠𝑠𝑜𝑐 Τ 𝑚3 ℎ 𝐻𝐴 𝜂𝐴 𝐻𝐵 𝜂𝐵 𝜂𝑎𝑠𝑠𝑜𝑐 𝑄𝑎𝑠𝑠𝑜𝑐 Τ 𝑚3 ℎ 𝑄𝐴 𝜂𝐴 𝑄𝐵 𝜂𝐵 Na associação em série a altura manométrica de cada bomba é obtida projetando verticalmente o ponto P3 até encontrar a curva característica de cada bomba Na associação em paralelo a vazão de cada bomba é obtida projetando se horizontalmente o ponto P3 até encontrar a curva característica de cada bomba sendo a vazão da bomba B1 igual a Q1 e vazão da bomba B2 igual a Q2 Exercício 2 Uma bomba centrífuga está montada em uma cota topográfica de 84500 m em uma instalação de recalque cuja tubulação de sucção tem 35 m de comprimento 4 de diâmetro em P V C rígido C 150 constando de uma válvula de pé com crivo e um joelho 90 Para um recalque de água na temperatura de 20C e uma curva do N P S H requerido dada pela Figura abaixo determine a máxima vazão a ser recalcada para a cavitação incipiente Se a vazão recalcada for igual a 15 ls qual a folga do NPSH disponível e do NPSH requerido Altura estática de sucção igual a 20 m e a bomba é não afogada Q ls 0 5 10 15 20 25 30 NPSHr m 0 06 18 28 52 76 112 Figura 2 Perdas de carga localizadas equivalência em metros de tubulação de PVC rígido ou cobre Diâmetro nominal Joelho 90º Joelho 45º Curva 90º Curva 45º Té 90º Passagem direta Té 90º Saída de lado Té 90º Saída bilateral Entrada normal Entrada de borda Saída de canaliz Válvula de pé e crivo Válvula retenção Registro globo aberto Registro gaveta aberto Registro ângulo aberto DN Ref mm pol 15 12 11 04 04 02 07 23 23 03 09 08 81 25 36 111 01 59 20 34 12 05 05 03 08 24 24 04 10 09 95 27 41 114 02 61 25 1 15 07 06 04 09 31 31 05 12 13 133 38 58 150 03 84 32 1 14 20 10 07 05 15 46 46 06 18 14 155 49 74 220 04 105 40 1 12 32 13 12 06 22 73 73 10 23 32 183 68 91 358 07 170 50 2 34 15 13 07 23 76 76 15 28 33 237 71 108 379 08 185 60 2 12 37 17 14 08 24 78 78 16 33 35 250 82 125 380 09 190 75 3 39 18 15 09 25 80 80 20 37 37 268 93 145 400 09 200 100 4 43 19 16 10 26 83 83 22 40 39 286 104 160 423 10 221 125 5 49 24 19 11 33 100 100 25 50 49 374 125 192 509 11 262 150 6 54 26 21 12 38 111 111 28 56 55 434 139 214 567 12 289 Exercício 3 A figura abaixo mostra as curvas Hm x Q NPSH x Q e P x Q de uma bomba que acionada por um motor de 1775 rpm deverá operar dentro das seguintes condições Diâmetro do rotor 17 78 Vazão 800 m3h Altura geométrica 80 m Pressão atmosférica local 924 mca Pressão de vapor dágua T20ºC 024 Perda de carga na sucção 10 da perda de carga total Pedese a Traçar a curva característica do sistema b Determinar qual é o novo ponto de trabalho da bomba associando a outra bomba igual em paralelo c Tendo em vista o funcionamento de uma ou duas bombas em paralelo determinar qual deve ser a potência do motor d Calcular a altura de colocação da bomba BOMBAS CENTRÍFUGAS 1775 RPM CURVA DE PERFORMANCE Ø 17 78 110 70 75 80 82 84 86 87 87 75 Ø 17 100 Ø 16 90 Ø 15 80 70 Ø 14 60 50 NPSH 0 2 4 6 8 VAZÃO m³h Sução Ø 12 3048mm Descarga Ø 8 2032mm P w 100 200 300 400 albanisemarinhoacademicoufpbbr