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Blocos de ancoragem
• As tubulações e acessórios esforços internos e externos que precisam ser absorvidos e transferidos a outras estruturas
• Esforços externos curvas, válvulas, reduções, derivações: devido à pressão interna não se anulam em todas as direções
• A resultante da soma dos vetores é a força a ser absorvida externamente através do bloco de ancoragem
• O bloco de ancoragem tem a função de absorver e transferir essa força ao solo
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Tipos de CorrosãoTipos de Corrosão
• Corrosão pelo solo: estruturas metálicas enterradas estão sujeitas. Intensidade depende do teor de umidade, da composição química e do pH do solo. Um solo de baixa resistividade elétrica é considerado mais agressivo pois possui umidade permanente e sais minerais dissolvidos
• Corrosão pela água: corresponde aos processos corrosivos no qual o eletrólito é um meio aquoso
• Corrosão eletrolítica: processos corrosivos de natureza eletroquímica. Estão sujeitas estruturas metálicas enterradas ou submersas, os quais são submetidas a correntes elétricas dispersas no eletrólito. Um dos mais agressivos às estruturas metálicas.
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Limpeza e Reabilitação das Adutoras
• Sedimentação:
• Deposição de material. Geralmente quando o tratamento é inadequado (areia, silte, materiais orgânicos ou alumínio, cal ou carbonato de cálcio). Mas também pode ocorrer em águas tratadas.
• Incrustação
• Pode ser causada por diversos fatores: alcalinidade, dureza, presença de sólidos em suspensão, temperatura, velocidade da água e estado da superfície interna dos tubos. E também pela presença de: ferro, manganês e cálcio.
• Tubos de ferro fundido não revestido – depósito de ferro insolúvel• Nas tubulações revestidas e não-metálicas – a água tratada não
provoca incrustação
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Utilizado para recuperar tubos de ferro fundido com ou sem revestimento e tubos de aço, com sérios problemas de corrosão e incrustação. Para D>150 mm pode ser econômico se comparado com a troca da tubulação por uma nova.
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Equipamentos de MediçãoEquipamentos de Medição
• Medidores de pressão:
• Medem a pressão relativa, considerando como origem de medida a pressão atmosférica
• Manômetros: os mais simples são constituídos por um tubo em U ao qual se acopla um sensor de pressão que fornece um sinal a um elemento secundário
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4
2
)/(1
)1(2
4 Dd
dgRdQ L
d
D
h
H
R
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Requisito que o fluido seja condutor ultrassônico e tenha um escoamento relativamente bem desenvolvido
Os aparelhos podem ser colocados de modo a receberem as ondas diretamente ou através de reflexão na parede da tubulação
A unidade eletrônica irá medir o tempo que o sinal leva para transitar de um transdutor a outro
Pela diferença de tempo de trânsito pode-se obter a velocidade do escoamento
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Se existe um campo magnético, há a indução de corrente e uma diferença de potencial
Essa diferença de potencial é proporcional à velocidade que atravessa o campo magnético
Determina-se a velocidade e pela equação da continuidade, a vazão
Deve-se evitar pontos altos sujeitos a acúmulos de bolhas de ar
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Bombas e Estações Elevatórias
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Estações Elevatórias• Escoamentos por gravidade possibilitam economia de energia,
facilidade de operação, manutenção e segurança
• No entanto, não são possíveis sempre:
– Cidades em cotas elevadas em relação aos mananciais próximos
– Distância dos mananciais que se encontram em posição mais alta que a cidade
Necessidade de estações elevatórias
Estação elevatória é o conjunto das edificações, instalações e equipamentos, destinados a abrigar, proteger, operar, controlar e manter os conjuntos elevatórios (motor-bomba) que promovem o recalque da água.
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Estações Elevatórias
• Estações elevatórias de água bruta• Estações elevatórias de água tratada• Boosters (entre reservatórios)
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Classificação das Bombas
• Bombas cinéticas• São bombas que fornecem energia à água sob forma de
velocidade, que no interior da bomba transforma-se em energia de pressão, fazendo com que a água atinja alturas desejadas
– Bombas centrífugas– Bombas periféricas– Bombas especiais
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Classificação das Bombas
• Bombas de deslocamento positivo• Neste tipo de bomba não há troca de energia interna na
massa líquida. Apenas um aumento de pressão, que faz com que a água se desloque de uma posição estática para outra mais elevada
– Alternativas: com movimento alternado (de pistão, de
êmbolo, de diafragma);– Rotativas: rotor simples ou blow case (de palheta,
pistão, elemento flexível e parafuso) e rotor múltiplo (engrenagem, rotor lobular, pistão oscilatório e parafuso)
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Bombas Centrífugas
• São bombas hidráulicas que têm como princípio de funcionamento a força centrífuga através de palhetas e impulsores que giram no interior de uma carcaça estanque, jogando líquido do centro para a periferia do conjunto girante.
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Classificação segundo a trajetóriado líquido no rotor
• Bombas de fluxo radialBombas de fluxo radial
– O formato do rotor impõe um escoamento líquido no sentido centrífugo radial
– Empregadas onde se exige grande altura de elevação e vazão relativamente pequena
– Tipicamente utilizadas em captações com grande recalque: em elevatórias situadas junto a estações de tratamento ou a reservatório e em estações de reforço de pressão
– Quando a pressão a ser gerada for muito elevada, as bombas centrífugas podem ter dois ou mais rotores fechados: são as bombas de duplo ou múltiplo estágio
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Classificação segundo a trajetória do líquido no rotor
• Bombas de fluxo axialBombas de fluxo axial– Movimentação da água no sentido do
rotor, o escoamento se dá no sentido axial
– Empregado para recalcar grandes vazões e pequena altura de elevação
– É utilizada, freqüentemente, em captações de água de mananciais de superfície com pequena altura de elevação
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Classificação segundo a trajetória do líquido no rotor
• Bombas de fluxo mistoBombas de fluxo misto– Combinam princípios das bombas
radiais e axiais– O caminhamento da água é
helicoidal– Empregada nos casos em que a
altura de elevação é relativamente baixa e a vazão elevada
– Ex.: bombas de eixo prolongado para a extração de água de poços profundos
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Grandezas características
• A escolha da bomba é feita através de:
– vazão de bombeamento– altura manométrica total capaz de ser
produzida pela bomba a essa vazão– Outras grandezas: a rotação, a potência
absorvida e a eficiência
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Grandezas características
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Grandezas características
1) Altura manométrica total em metros (Hman):
HR somatório das perdas de carga distribuídas e localizadas na tubulação de recalque: HR = J.LR + hR (m)
HS somatório das perdas de carga distribuídas e localizadas na tubulação de sucção: HS = J.LS + hS (m)
• Hg altura geométrica: Hg = Hgr + Hgs (m)
RS HHHgHman
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Grandezas características
2) Vazão
3) Rotação caracterizada pela velocidade que a máquina de acionamento imprime à bomba. No caso de motor elétrico, essa velocidade é função direta da freqüência ou ciclagem da corrente e do número de pólos que possui o motor
• Bomba de alta rotação 3.000 a 3.600 rpm • Bomba de média rotação 1.500 a 1.800 rpm• Bomba de baixa rotação 1.200 rpm ou menor
• f = freqüência da corrente (60hz) e n = número de pólos
n
frpm
120
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Grandezas características
4) Eficiência ou rendimento da bomba nem toda a energia cedida pelo motor é aproveitada pela água, devido às perdas existentes na bomba.
• Pu = potência útil em CV (cavalo vapor)• Q = vazão (m3/s)• Hman = altura manométrica (m)• = peso específico da água (kgf/ m3)• 75 = fator de compatibilização de unidades (CV)
75
.. manu
bomba
u
HQP
P
P
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Grandezas características
5) Potência absorvida pela bomba (CV):
= peso específico da água
= eficiência da bomba
)(.75
.10
.75
..
3
cvHQ
P
HQP
man
man
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Curvas características das bombas centrífugas
• As bombas centrífugas são máquinas que podem trabalhar à mesma rotação, sob diferentes condições de vazão e de altura manométrica
• Interdependência destes valores, de conformidade com a vazão bombeada e a altura manométrica da bomba, operando a uma velocidade constante
• Cada bomba é projetada para elevar uma determinada vazão a uma altura manométrica total em condições de máximo desempenho a medida que o par Q, Hman se afasta destas condições, o rendimento da bomba tende a cair
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Curva característica de uma bomba
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Curva característica do sistema elevatórioCurva característica do sistema elevatório
• É a curva que relaciona a Hman do sistema de elevação do líquido com a vazão de bombeamento
• Para o traçado da curva, é necessário definir os diâmetros das tubulações de sucção, recalque e barrilete
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Relações características nas bombas centrífugas
• Relações que permitem obter as curvas características da bomba para uma rotação diferente daquela cujas curvas características são conhecidas.
• Relações que permitem predizer novas curvas características de uma bomba, caso diminua o diâmetro do rotor
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Variação da rotação da bomba
• Bomba com mesmo rotor, girando a velocidades diferentes:
• n1 e n2 velocidade de rotação da bomba
• Q1 e Q2 vazão de bombeamento relativo a n1 e n2
• H1 e H2 altura manométrica total da bomba relativa a n1 e n2
• P1 e P2 potência consumida pela bomba relativa a n1 e n2
Q
Q
n
n2
1
2
1
H
H
n
n2
1
2
1
2
P
P
n
n2
1
2
1
3
Estas relações conhecidas como leis da semelhança, são utilizadas para se determinar o efeito da variação da rotação na vazão, altura e potência de uma bomba
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Variação do diâmetro do rotor
• Variando-se o diâmetro do rotor (Dr) de uma bomba, com rotação constante, tem-se:
1
2
1
2
Dr
Dr
Q
Q
2
1
2
1
2
Dr
Dr
H
H
3
1
2
1
2
Dr
Dr
P
P
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CavitaçãoCavitação• Processo de criação e colapso de bolhas, originadas quando a
pressão do líquido atinge a tensão máxima do vapor do líquido na sua temperatura
• Pode aparecer em estruturas fixas (válvulas, orifícios, curvas, sifões, etc.) e em máquinas hidráulicas (bombas e turbinas)
• Sério problema na operação de bombas, pois pode:– Reduzir a capacidade e eficiência da bomba– Causar danos ao rotor– Provocar ruídos e vibração na bomba
• Existe perigo de cavitação principalmente quando as bombas operam com altas velocidades de rotação e capacidade superior àquela relativa ao ponto ótimo de funcionamento
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NPSHdisponível• Disponibilidade de energia que faz com que a água consiga alcançar
as pás do rotor da bomba
NPSHd carga de sucção positiva disponível (m)Hg,s altura estática de sucção: positiva quando a bomba está
afogada e negativa, caso contrário (m)Patm pressão atmosférica (N/m2)Pvapor pressão do vapor de água (N/m2) peso específico da água (N/m3)
vaporatm
Ssgd
PPHHNPSH ,
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NPSHr
• Depende de elementos de projeto da bomba e da vazão, sendo geralmente fornecido pelo fabricante das bombas
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Nq = rotação específica
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•Folga entre NPSHd e NPSHr: mín de 0,5 m ou a diferença de 20%