Maquinas Hidraulicas - Potencia Classificacao e Elementos

Máquinas Hidráulicas Potência da corrente líquida Classificação Elementos de uma turbobomba Curvas características UFRGSIPHDHH 1 Máquina Hidráulica Máquina capaz de transformar a energia hidráulica armazenada sob forma potencial ou cinética em energia mecânica e viceversa Energia Hidráulica Energia Mecânica Bomba Turbina UFRGSIPHDHH 2 Potência da Corrente Líquida 2g V p z H 2 peso cinética energia peso energia potencial H Linha piezométrica Linha de energia Plano de carga dinâmico Z A ZB p A pB V B 2 2g 2 V A 2g 2 hpAB HA Plano de referência HB A energia necessária para movimentar dada quantidade de água é quantificada através da potência da corrente líquida QH P em regime permanente Energia vazão em peso carga WWatt s N m m s m m N 3 3 UFRGSIPHDHH 3 Potência da Corrente Líquida Watts cede energia H Q H P entrada saída bomba T G turbina Q H P retira energia H Q H P saída entrada turbina Potências teóricas Turbina Bomba e s s e Potências reais As máquinas hidráulicas possuem rendimento portanto B M bomba Q H P Rendimento turbinagerador Rendimento motorbomba UFRGSIPHDHH 4 Potência gerada ou consumida T saída entrada QH H Q H P T G T gerada QH P T G Total gerada hp Z Q P Perda na alimentação Perda na restituição Energia disponível para a geração B entrada saída QH H Q H P B M B consumida QH P B M Total consumida hp Z Q P Perda no recalque Energia necessária para o recalque Perda na aspiração Turbinas Potência Gerada Bombas Potência Consumida UFRGSIPHDHH 5 Classificação Geral Gerador Turbina Conduto forçado Energia gerada Eixo Reservatório Inferior Canal de Fuga Reservatório Superior Conduto forçado Eixo Reservatório Inferior Tomada dágua Reservatório Superior Motor Bomba Energia Consumida Máquinas hidráulicas Turbinas Bombas ou compressores UFRGSIPHDHH 6 Recebem energia de um eixo Transformam em energia hidráulica carga piezométrica Recebem a energia do escoamento Acionam eixo de outra máquina gerador Classificação das Máquinas Hidráulicas Duplo Efeito Pelton Fluxo Helicoidal Ação Fluxo radial Francis Fluxo misto Fluxo axial Hélice Reação Motoras Turbinas Recíprocas Rotativas de Deslocamento Centrífuga Fluxo misto Fluxo axial Dinâmicas Receptoras Bombas Transmissoras Máquinas Hidráulicas Turbinas UFRGSIPHDHH 8 Classificação das Turbinas Duplo Efeito Pelton Fluxo Helicoidal Ação Fluxo radial Francis Fluxo misto Fluxo axial Hélice Reação Turbinas UFRGSIPHDHH 9 Q Duplo Efeito Pelton Fluxo Helicoidal Ação Fluxo radial Francis Fluxo misto Fluxo axial Hélice Reação Turbinas Turbinas de ação Tipo Pelton UFRGSIPHDHH 10 Duplo Efeito Pelton Fluxo Helicoidal Ação Fluxo radial Francis Fluxo misto Fluxo axial Hélice Reação Turbinas Turbinas de reação Tipo Francis UFRGSIPHDHH 11 Turbinas de reação Tipo Francis Cada tubulação que leva água para as turbinas de Itaipu tem 10 metros de diâmetro e uma vazão de 700 mil litros por segundo httpautoracingvirgulauolcombrforumlofiversionindexphpt50657html UFRGSIPHDHH 12 Duplo Efeito Pelton Fluxo Helicoidal Ação Fluxo radial Francis Fluxo misto Fluxo axial Kaplan Reação Turbinas Turbinas de reação Tipo Kaplan UFRGSIPHDHH 13 httphtmlrincondelvagocomturbinaskaplanhtml Turbinas de reação Tipo Kaplan httpwwwoniescuelaseduar2001neuquenpoderdelrioREP RESASHIDROELECTRICAShtm httphtmlrincondelvagocomturbinaskaplanhtml UFRGSIPHDHH 14 Duplo Efeito Pelton Fluxo Helicoidal Ação Fluxo radial Francis Fluxo misto Fluxo axial Hélice Reação Turbinas Turbinas de reação Turbinas sem carcaça UFRGSIPHDHH 15 Turbinas casa de máquinas Hidrelétrica Hoover Estados Unidos Piso térreo estão os geradores Um andar abaixo estão os eixos da turbinas Dois andares abaixo estão as turbinas Hidrelétrica Itaipu eixo da turbina Represa SayanoShushenskaya após desastre na turbina sul da Sibéria httpautoracingvirgulauolcombrforumlofiversionindexphpt50657html UFRGSIPHDHH 16 Máquinas Hidráulicas Bombas UFRGSIPHDHH 17 Classificação das Bombas Bombas De deslocamento Dinâmicas Efeitos Especiais De aletas Rotativas Recíprocas Centrífugas Diafragma Palhetas deslizantes Fluxo axial Engrenagens De vórtice Parafuso De jato De emulsão de ar Pistão simples Fluxo misto Pistão duplo efeito Pneumáticas UFRGSIPHDHH 18 Bombas de deslocamento recíprocas Bombas alternativas Bombas De deslocamento Dinâmicas Efeitos Especiais De aletas Rotativas Recíprocas Centrífugas Diafragma Palhetas deslizantes Fluxo axial Engrenagens De vórtice Parafuso De jato De emulsão de ar Pistão simples Fluxo misto Pistão duplo efeito Pneumáticas UFRGSIPHDHH 19 Bombas de deslocamento PISTÃO Bomba de pistão simples Bomba de pistão duplo UFRGSIPHDHH 20 As bombas de diafragma são geralmente aplicadas para processo injeção e dosagem onde se faz necessário a precisão da dosagem Bombas de deslocamento MEMBRANADIAFRAGMA Válvula de admissão Válvula de saída Movimento alternado Membrana flexível Bomba de membranas UFRGSIPHDHH 21 Bombas de deslocamento rotativas Bombas De deslocamento Dinâmicas Efeitos Especiais De aletas Rotativas Recíprocas Centrífugas Diafragma Palhetas deslizantes Fluxo axial Engrenagens De vórtice Parafuso De jato De emulsão de ar Pistão simples Fluxo misto Pistão duplo efeito Pneumáticas UFRGSIPHDHH 22 Bombas de deslocamento rotativas Bomba de engrenagens Bomba de rolos Bomba de palhetas UFRGSIPHDHH 23 httpsyoutubeKchUw649whA Indústrias Alimentícia Farmacêutico Química Setor de Petróleo e Gás de Refrigeração Tratamento de Águas minimiza a contaminação do fluido Aplicações dosagens de líquidos boa precisão Perfusão área cardíaca capacidade de bombear fluidos viscosos e gerar pressão em sistemas hidráulicos Bombas de deslocamento ENGRENAGEM As bombas de engrenagem tem a característica de bombeamento contínuo uniforme e sem pulsação e a capacidade de bombeamento de fluidos com viscosidades elevadas UFRGSIPHDHH 24 As bombas de parafuso são capazes de bombear produtos de alta viscosidade e também produtos com elevada abrasividade Bombas de deslocamento PARAFUSO Bombeamento de esgoto UFRGSIPHDHH 25 Bombas dinâmicas de aletas Bombas De deslocamento Dinâmicas Efeitos Especiais De aletas Rotativas Recíprocas Centrífugas Diafragma Palhetas deslizantes Fluxo axial Engrenagens De vórtice Parafuso De jato De emulsão de ar Pistão simples Fluxo misto Pistão duplo efeito Pneumáticas UFRGSIPHDHH 26 Classificação SENTIDO DO FLUXO Misto 1 ou mais rotores múltiplos estágios 2 rotores H 50 mca Rotor Radial Descarrega o fluido na periferia radialmente 15 à 50 mca Rotor Axial Descarrega o fluido axialmente Mais adequado para altas vazões e baixas pressões H 10 mca centrífuga UFRGSIPHDHH 27 Rotor Fechado Para líquidos limpos sem a presença de partículas em suspensão Rotor Semiaberto Incorpora uma parede no rotor para prevenir que matéria estranha se aloje no rotor e interfira na operação Rotor Aberto Palhetas montadas sobre o eixo Permite o uso de líquidos com sólidos em suspensão porém sofre maior desgaste no rotor e voluta devido ao atrito Classificação TIPO DE ROTORES UFRGSIPHDHH 28 Bombas dinâmicas de aletas Bombas centrífugas Bomba fluxo radial Bomba fluxo axial UFRGSIPHDHH 29 Bomba fluxo misto pequenas vazões e altas alturas grandes vazões e baixas alturas vazão e altura manométrica médias Também chamada bomba diagonal Bombas anfíbias Nossas Bombas Anfíbias Bomba SemiAxial Alta VazãoBaixa Pressão Vazão 1200 a 6000 m³h Potência 75 a 300 Hp Pressão até 18 mH2O Bomba Mista Único e Múltiplo Estágio Alta Vazão Vazão 120 a 2500 m³h Potência 12 a 600 Hp Pressão até 50 mH2O Bomba Radial Único Estágio Alta Pressão Vazão 15 a 2600 m³h Potência 10 a 750 Hp Pressão até 80 mH2O Bomba Radial Múltiplo Estágio Alta Pressão Vazão 14 a 2000 m³h Potência 15 a 600 Hp Pressão até 295 mH2O Bombas dinâmicas Vantagens de utilização a Instalação simples e baixo custo b Fluido é descarregado a uma pressão uniforme sem pulsações c A linha de descarga pode ser estrangulada parcialmente fechada ou completamente fechada sem danificar a bomba d Permite bombear líquidos com sólidos e Pode ser acoplada diretamente a motores f Não há válvulas envolvidas na operação de bombeamento g Menores custos de manutenção que outros tipos de bombas h Operação silenciosa depende da rotação UFRGSIPHDHH 31 Desvantagens de utilização a Não servem para recalques com altas pressões b Sujeitas à incorporação de ar precisam ser escorvadas à exceção das bombas autoescorvantes c A máxima eficiência da bomba ocorre dentro de um curto intervalo de condições d Não consegue bombear líquidos muito viscosos máx 00001 m2s Escorva retirada do ar das canalizações e da bomba UFRGSIPHDHH 32 Bombas dinâmicas efeitos especiais Bombas De deslocamento Dinâmicas Efeitos Especiais De aletas Rotativas Recíprocas Centrífugas Diafragma Palhetas deslizantes Fluxo axial Engrenagens De vórtice Parafuso De jato De emulsão de ar Pistão simples Fluxo misto Pistão duplo efeito Pneumáticas UFRGSIPHDHH 33 Bombas dinâmicas de efeitos especiais Bomba de jato Bomba variação de densidade Pás Entrada do fluido para o jato JATO Entrada de gás UFRGSIPHDHH 34 Bombas dinâmicas TurboBombas UFRGSIPHDHH 35 Elementos constituintes de uma turbobomba Eixo Rotor Função Conectar o rotor à fonte de energia mecânica Transmitir o momento da fonte externa ao rotor Eixo Função Acelerar o fluido transformando a energia mecânica em energia de pressão bombas ou cinética ventiladores Elementos Essenciais Eixo e Rotor elementos essenciais as máquinas hidráulicas Rotor UFRGSIPHDHH 36 Elementos de uma turbobomba Corpo da bomba Difusor Função Conduzir o fluido acelerálo receber o fluido do rotor e converter a energia Função Reconduzir o fluido ao conduto de recalque ampliando gradualmente a seção e minimizando a perda de carga na saída Elementos Acessorios Tanto o corpo da bomba como o difusor não são elementos essenciais para caracterizar a existência de uma turbobomba hélice de um barco ou de um avião recuperador de pressões ou bocal de saída voluta coletor carcaça ou caracol Bocal de Saída Voluta ou coletor em caracol Entrada UFRGSIPHDHH 37 Bomba CENTRÍFUGA Partes componentes Rotor Carcaça eixo caixa de gaxetas flanges de sucção recalque Identificação nos catálogos Líquido entra no sentido do eixo e sai do rotor Radialmente 15 A 50 mca Axialmente Q alta e H 10 mca Misto 1 ou mais rotores múltiplos estágios 2 rotores p H 50 mca Rotor Fechado líquidos limpos Aberto líquidos com sólidos UFRGSIPHDHH 38 Curvas características das bombas UFRGSIPHDHH 39 Curvas características de uma bomba centrífuga O comportamento hidráulico de bombas rotodinâmicas é contínuo não havendo um ponto único de vazão e altura para descrevêlas mas sim curvas contínuas 50 25 0 NPSH m 75 70 60 50 78 5 10 15 75 H m 0 20 40 60 80 100 120 Qm³h Potência kW 10 20 30 0 A B C A 70 60 B C UFRGSIPHDHH 40 50 25 0 75 70 60 50 78 75 H m A B C 70 60 0 20 40 60 80 100 120 Qm³h Curva de estrangulação H x Q Curvas de estrangulação para diferentes tamanhos de rotores Ф A diferença de carga HR HA H denominase altura total ou carga da bomba f QN H A carga de uma bomba não é constante mas função da vazão que a atravessa e da sua rotação N1750 RPM UFRGSIPHDHH 41 Curva de estrangulação f QN H 20 10 0 0 20 40 60 80 100 Qm³h 30 H m 40 50 N3550RPM N3900RPM N3200RPM N2800RPM 65 72 75 76 75 72 N4200RPM Curvas de estrangulação para diversas rotações Rotor ФA UFRGSIPHDHH 42 Curva de rendimento O rendimento de uma bomba centrífuga depende do tipo de bomba e da vazão A variação do rendimento é apresentada por curvas de nível de isorendimentos superpostas à curva de estrangulação Curvas de rendimento 50 25 0 75 70 60 50 78 75 H m A B C 70 60 0 20 40 60 80 100 120 Qm³h 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝜂𝐵 𝛾 𝑄 𝐻 𝑃𝐶 UFRGSIPHDHH 43 Curva de potência A curva de potência consumida pela bomba para elevar certa vazão Geralmente é apresentada em curva abaixo da curva de estrangulação 50 25 0 75 70 60 50 78 75 H m 0 20 40 60 80 100 120 Qm³h Potência kW 10 20 30 0 A B C A 70 60 B C UFRGSIPHDHH 44 Curva de NPSH requerido Representa a energia absoluta que deve ter a bomba na sua entrada para que não seja rompida a coluna de vaporização ou que não haja cavitação 50 25 0 NPSH m 75 70 60 50 78 5 10 15 75 H m 0 20 40 60 80 100 120 Qm³h Potência kW 10 20 30 0 A B C A 70 60 B C NPSH UFRGSIPHDHH 45 FIM