MQUINAS HIDRULICAS

MQUINAS HIDRULICASDimensionamento de bombas para explotao de gua

O dimensionamento de equipamentos para explotao de gua realizado aps definidos os parmetros do poo a ser utilizado, como a sua vazo de produo ou a vazo que se pretende utilizar, o seu nvel esttico, e nvel dinmico para a vazo pretendida. Outro fator necessrio a execuo de um pequeno projeto de instalao onde devem ser determinados os dados referentes a distncia do poo ao reservatrio, o desnvel (altura manomtrica), os dimetros de suco e recalque, os comprimentos dos trechos de tubulao e a definio das conexes necessrias (luvas, curvas, registros, etc.). Essas informaes permitem o clculo da altura manomtrica total, que, conjuntamente com o valor da vazo de projeto, ir determinar o modelo da bomba a ser utilizada, atravs de consulta ao "catlogo do fabricante", que informa tambm, a curva de rendimento da bomba e a potncia do motor exigida para o caso especfico.Escolha o sistema de seu interesse (centrfufa, injetora ou submersa) e calcule a altura manomtrica total do seu projeto. Com esse dado e com a vazo pretendida, possvel encontrar nos diversos fabricantes o modelo ideal para o seu caso especfico. Deve ser lembrado que as bombas do tipo centrfuga apresentam limitaes extremas com relao a profundidade de suco.Consulte as tabelas de perda de carga no final da pgina

Bombas centrfugas Bombas injetoras Bombas submersas

Bombas CentrfugasPara clculo da altura manomtrica total em um sistema utilizando bomba centrfuga, devem ser considerados os seguintes tens:O modelo esquemtico abaixo mostra um projeto tpico utilizando bomba centrfuga e os parmetros a serem considerados para o clculo da altura manomtrica total. O nmero e tipo de conexes varivel, na prtica, para cada situao especfica.

Desnvel de suco,Desnvel de recalque,Perda por atrito nas tubulaes de suco e recalque (tabelado),Perda por atrito nas conexes (tabelado) eVazo desejada.

AMT = Altura manomtrica da suco (AMS) + Altura manomtrica de recalque (AMR)

AMS = perdas por atrito na tubulao de suco + soma das perdas de presso em cada conexo na suco + altura de suco (h)

AMR = perdas por atrito na tubulao de recalque + soma das perdas de presso em cada conexo no recalque + altura de recalque (H)

As perdas por atrito em tubulaes e conexes so obtidas em tabelas especficas para cada dimetro em particular.Exemplo de clculo de uma AMT para um sistema com bomba centrfuga e definio do modelo da bomba

Considere o modelo acima como um projeto de implantao de um sistema com as seguintes condies:Clculo da Altura Manomtrica Total (AMT) OU ALTURA DE ELEVAO

Considere o modelo acima como um projeto de implantao de um sistema com as seguintes condies:

> Vazo desejada: 35 m3/h> Tubulao de suco: 3"> Tubulao de recalque: 2 "> Altura de recalque (H): 7,7m> Altura de suco (h): 2m> Comprimento da tubulao de suco (a) = 6m> Comprimento da tubulao de recalque (A) = 30m

Clculo da altura manomtrica total de suco (AMS):

AMS = perdas por atrito na tubulao de suco + soma das perdas de presso em cada conexo na suco + altura de suco (h)- comprimento da tubulao de suco(a) = 6m- perda por atrito em 6m de tubulao de 3" (ver tabela) = 5,7% x 6m = 0,34m- perdas de presso em cada conexo na suco- perda de presso em vlvula de p (B) de 3" (ver tabela) = 0,80m- perda de presso em curva (D) de 90 de 3" (ver tabela) = 0,15m- altura de suco (h) = 2mAMS = (0,34m) + (0,80m + 0,15m) + (2m) = 3,29m

Perdas de presso por atrito em tubulao (em metros)

Perdas de presso em vlvula de p (em metros)

Perdas de presso em curvas de 90

Clculo da altura manomtrica total de recalque (AMR):

AMR = perdas por atrito na tubulao de recalque + soma das perdas de presso em cada conexo no recaluqe + altura de recalque (H)

- comprimento da tubulao de recalque (A) = 30m- perda por atrito em 30m de tubulao de 2" (ver tabela) = 16% x 30m = 4,8m- perdas de presso em cada conexo no recalque- perda de presso em registro de gaveta 2" (F) (ver tabela) = 0,45m- perda de presso em vlvula de reteno 2" (E) (ver tabela) = 0,75m- perda de presso em curva (D) de 90 de 2" (ver tabela) = 0,30m- altura de recalque (H) = 7,7mAMR = (4,8m) + (0,45m + (0,75m) + (0,3m) + (7,7m) = 14m

Perdas de presso em registro de gaveta (em metros)

1. MQUINAS OPERATRIZES:

Introduzem no lquido em escoamento energia de uma fonte externa.Transformam energia mecnica fornecida por uma fonte (um motor eltrico, por exemplo) em energia hidrulica.Formas de energia adicionadas:presso e velocidade(exemplo: bombas hidrulicas) MQUINAS HIDRULICAS: CLASSIFICAO

MQUINAS HIDRULICAS: CLASSIFICAO2. MQUINAS MOTRIZES:

Transformam a energia hidrulica que o lquido possui em outra forma de energia e a transferem para o exterior.Exemplos: turbinas, motores hidrulicos, rodas dgua;

MQUINAS MOTRIZES

ESQUEMA DE INSTALAO HIDRELTRICA

MQUINAS HIDRULICAS: CLASSIFICAO3. MQUINAS MISTAS:

Mquinas que modificam o estado da energia que o lquido possui.

Exemplos: ejetores (bombas injetoras) e carneiros hidrulicos.

CARNEIRO HIDRULICO

EQUAO DO CARNEIRO HIDRULICOQ.Hs. = q.Hrou Hs. /Hr = q/QQ a vazo recebida pelo carneiro (l/min);q a vazo elevada pelo carneiro (l/min);Hs altura do reservatrio de captao de gua (m);Hr a altura de elevao do carneiro ao reservatrio superior (m); o rendimento do carneiro

RENDIMENTO DO CARNEIRO EM FUNO DA RELAO Hs/Hr

QUEDAELEVAOPROPORORENDIMENTO1m2m1:20,801m3m1:30,751m4m1:40,701m5m1:50,651m6m1:60,601m7m1:70,551m8m1:80,50

Tabela Carneiro Hidrulico Kenya

MODELOS345Necessidade p/ acionamento (l/h)720 a 1.2001.200 a 1.8002.400 a 3.900Cano Entrada1"1.1/4"2"Cano Recalque1/2"1/2"3/4"Peso (Kg)142034ProporoRecalque em litros/hora1:3180-300300-420640-9501:4120-210220-320440-7001:5100-170180-270350-5701:680-140150-220300-4801:770-120115-190245-4201:860-105105-170210-3601:955-10090-150180-320

1:1045-8585-135150-2901:1140-8075-120140-2551:1240-7070-110125-2551:1335-6565-100110-1951:1430-6060-95100-1751:1530-5555-8585-1551:1625-5050-8080-1401:1720-4550-7570-1251:1820-4045-7060-1101:1918-4040-6055-1051:2015-3540-5545-100

MODELOS345Necessidade p/ acionamento (l/minuto)720 a 1.2001.200 a 1.8002.400 a 3.900Cano Entrada1"1.1/4"2"Cano Recalque1/2"1/2"3/4"Peso (Kg)142034ProporoRecalque em litros/hora

CARNEIRO HIDRULICO

DA INSTALAO

A queda vertical d'gua dever ter no mnimo 1,5 metros e no mximo 8 metros;

2.Fixar o Carneiro (ou Arete) sobre uma base firme e nivelada, distante do incio da queda d'gua de no mnimo 10 metros e no mximo 50 metros;

DA INSTALAO

Obrigatoriamente, o cano de entrada dever ser de ao galvanizado, mantido em linha reta e sempre em declive desde o incio da queda at a entrada do carneiro.

4.Jamais se deve permitir a instalao de curvas, joelhos ou a formao de abaulamentos (voltas) em qualquer sentido, para que a fora da propulso gerada pela queda d'gua atinja sua maior intensidade.

DA INSTALAO

O cano do recalque poder ser de ao galvanizado, ou plstico e TEORICAMENTE poder ter comprimento ilimitado. Porm, o atrito d'gua nas paredes do cano provoca perdas na fora de recalque (em mdia, 100 metros de cano equivalem a 1 metro de elevao vertical). Por esta razo, quanto menos curvas tiver o cano de recalque, melhor ser o rendimento.

6.Recomendamos colocar a boca do cano de entrada no mnimo de 20 a 30 centmetros abaixo do nvel normal d'gua, bem como proteg-la com uma tela para evitar a penetrao de impurezas. 0

BOMBAS HIDRULICASBOMBAS HIDRULICAS so mquinas motrizes que recebem energia potencial de um motor ou de uma turbina e transformam parte dessa potncia em: Energia cintica (movimento) bombas cinticas Energia de presso (fora) bombas de deslocamento diretoAs bombas cedem estas duas formas de energia ao fludo bombeado, para faz-lo recircular ou para transport-lo de um ponto a outro.

1. BOMBAS CINTICAS OU DE FLUXOSo bombas hidrulicas em que importante o fornecimento de energia gua sob forma de energia de velocidade.

Essa energia converte-se dentro da bomba em energia de presso, permitindo que a gua atinja posies mais elevadas dentro de uma tubulao.

CLASSIFICAO DAS BOMBAS CINTICASTIPOS DE BOMBAS CINTICAS:

Bombas Centrfugas:Fluxo radialFluxo mistoFluxo axial

BOMBA CINTICA:BOMBA CENTRFUGA DE FLUXO RADIAL

CONSIDERAESCom a facilidade de acesso eletricidade e ao motor eltrico, as bombas cinticas do tipo centrfugas passaram a ser preferidas devido s seguintes razes: maior rendimento; menor custo de instalao, operao e manuteno; pequeno espao exigido para a sua montagem, comparativamente com as de pisto.

2. BOMBAS HIDRULICAS DE DESLOCAMENTO DIRETOTem-se principalmente uma ao de propulso que incrementa a energia de presso, alcanando os mesmos objetivos das bombas cinticas.

Tipos:a) Movimento alternado (pisto)b) Rotativas

BOMBAS DE DESLOCAMENTO DIRETO: FUNCIONAMENTO DO MBOLO OU PISTOAs primeiras bombas utilizadas em abastecimento de gua, eram do tipo de deslocamento direto, de movimento alternado a pisto, movimentadas por mquinas a vapor.

BOMBAS DE DESLOCAMENTO DIRETO: DIAFRAGMA E PISTO

BOMBAS DE DESLOCAMENTO DIRETO: BOMBA CENTRFUGA

MTODOS ALTERNATIVOS: CAPTAO DE GUA DE POO USANDO DESLOCAMENTO DIRETO POR MEIO DE BALDE E MANGUEIRA

UTILIZAO DAS BOMBAS HIDRULICASBombas centrfugas: irrigao, drenagem e abastecimento.Bombas a injeo de gs: abastecimento a partir de poos profundos.Carneiro hidrulico e bombas a pisto: abastecimento em propriedades rurais.Bombas rotativas: combate a incndios e abastecimento domstico.

3. BOMBAS CENTRFUGASAs BOMBAS CENTRFUGAS tem de um propulsor rotativo (rotor) que gira com grande velocidade dentro de uma caixa de metal, de forma espiral ou cilndrica, denominada corpo da bomba.

BOMBA CENTRFUGA EM CORTE

3. BOMBAS CENTRFUGAS:TIPOS DE FLUXOO Fluxo da gua no interior da bomba centrfuga pode tomar diferentes direes, o que faz com que sejam classificadas da seguinte forma: bombas de fluxo radial; bombas de fluxo axial; bombas de fluxo helicoidal ou misto.

A gua entra pela parte central do rotor onde lanada pelas ps deste e pela ao da fora centrfuga, para a periferia da bomba e, da, para o tubo de elevao.3.1. BOMBA CENTRFUGA DE FLUXO RADIAL

3.1. BOMBAS CENTRFUGAS DE FLUXO RADIAL: FUNCIONAMENTO Quando o lquido forado do centro para a periferia, h formao de vcuo, que imediatamente preenchido pela gua existente na canalizao de suco.

3.1. BOMBA CENTRFUGA DE FLUXO RADIAL: FUNCIONAMENTOA presso atmosfrica local empurra a gua para dentro da canalizao de suco, j que em seu interior a presso menor, devido ao vcuo causado pela ao do rotor.Concluso:Embora o termo canalizao de suco seja bastante empregado, a presso atmosfrica que empurra a gua para dentro da bomba.

3.2. BOMBA CENTRFUGA DE FLUXO RADIAL: COMPONENTESROTOR:Elemento rotativo das bombas centrfugas; pode ser de ferro fundido, bronze ou inox, dependendo das condies de emprego.As bombas de fluxo radial podem ter rotores do tipo aberto, semi-aberto e fechado.

TIPOS DE ROTORES PARA BOMBAS CENTRFUGAS

ROTOR FECHADOO rotor fechado tem as ps compreendidas entre dois discos paralelos, podendo ter entrada de um s lado (suco simples) ou de ambos os lados. mais eficiente que os outros tipos, porm recomendado para gua limpa.

ROTOR ABERTO E SEMI ABERTO O rotor aberto tem ps livres na parte frontal e quase livres na parte posterior.No rotor semi-aberto, as ps so fixadas de um lado num mesmo disco, ficando o outro lado livre.Estes dois tipos de rotores destinam-se a bombear lquidos viscosos ou sujos (com partculas slidas em suspenso), pois dificilmente so obstrudos.

DETALHE DE ROTOR ABERTO

3.3. COMPONENTES:CARCAA OU CORPO DA BOMBAFeita geralmente em ferro fundido abriga o rotor em seu interior.As carcaas das bombas de escoamento radial podem se apresentar como CARACOL (voluta ou espiral) ou turbina (circular) e para as bombas de escoamento axial e misto, o formato geralmente cilndrico.

3.3. CARCAA OU CORPO DA BOMBA

3.3. CARCAA OU CORPO DA BOMBAAs carcaas em forma de CARACOL so projetadas para que a vazo de escoamento em torno da periferia do rotor seja constante e para reduzir a velocidade da gua ao entrar na canalizao de recalque.Nas bombas do tipo turbina os rotores so rodeados por palhetas guia que reduzem a velocidade da gua e transformam a altura cintica (velocidade) em altura piezomtrica (presso).

3.4. BOMBAS HIDRULICAS:OUTROS COMPONENTES Eixo; Mancais ou rolamentos; Selo mecnico: funo de vedao. Gaxetas: anis de amianto com a funo de impedir vazamentos ou entrada de ar. Deve gotejar 2 a 6 gotas por minuto;SELO MECNICO

Tubulao de suco:Une a fonte de captao (rio, represa etc.) entrada da bomba.

Tubulao de recalque:Une a sada da bomba ao objetivo final do bombeamento (reservatrio, aspersor, etc.).3.5. TUBULAES, RGOS E DISPOSITIVOS AUXILIARES

3.5. TUBULAES, RGOS E DISPOSITIVOS AUXILIARESrgos acessrios da suco:Filtro ou crivo;Vlvula de p;Ampliao concntrica;Tubo de suco;Curva de raio longo;Reduo excntrica;Vacumetro.

3.5.1. RGOS E DISPOSITIVOS AUXILIARES DA SUCOCrivo ou filtro: Tem por finalidade evitar a entrada de corpos estranhos na bomba (folhas, galhos etc.). Deve ter uma rea til de passagem 3 a 4 vezes maior que a rea da tubulao de suco. Necessita de limpezas peridicas.Vlvula de p: uma pea conectada na extremidade da tubulao de suco em instalaes de bombas no afogadas. Assegura passagem de gua somente no sentido poo-bomba. Com isso, mantm a tubulao de suco sempre cheia de gua. Impurezas podem mant-las abertas. Devem ter 2 vezes a seo do tubo.

VLVULA DE P COM FILTRO

3.5.1. RGOS E DISPOSITIVOS AUXILIARES DA SUCO Reduo concntrica. Tubo de suco. Curva de grande raio: o raio deve ser grande para diminuir as perdas de carga. Reduo excntrica: a reduo do dimetro na entrada da bomba deve ser excntrica para evitar acumulao de ar. Vacumetro: indica a presso negativa (ou vcuo parcial) na entrada da bomba. Os valores so apresentados em Kg/cm2 ou em PSI.

REDUO EXCNTRICA E REDUO CONCNTRICA

rgos acessrios do recalque:Manmetro;Ampliao concntrica;Vlvula de reteno;Registro de gaveta;Tubo de descarga ou sada;Curva de raio longo;Dispositivo para escorva.3.5.2. RGOS E DISPOSITIVOS AUXILIARES DO RECALQUE

3.5.2. RGOS E DISPOSITIVOS AUXILIARES DO RECALQUEManmetro: indica a presso na sada da bomba. Tem o significado da carga positiva conferida pela bomba gua, observada no ponto de medio.Ampliao concntrica: estabelece a ligao entre a sada da bomba e a tubulao de recalque.Registro de gaveta: colocado na tubulao de recalque, logo aps a vlvula de reteno.

3.5.2. RGOS E DISPOSITIVOS AUXILIARES DO RECALQUE Vlvula de reteno: destinada a manter o fluxo numa s direo, instalada na linha de recalque para evitar que numa inesperada paralisao do bombeamento, a gua retorne com grande impacto (golpe de arete) e atue diretamente contra a bomba.So peas robustas fabricadas em ferro fundido ou ao e de dimenses avantajadas. Tubulao de recalque. Curva de raio longo.

VLVULA DE RETENO

3.6. OUTRAS CONSIDERAESCanalizaes de casas de bomba: Em pvc ou ferro fundido com juntas roscveis ou tipo flange. Para dimetros maiores, usam-se tubos de ao, mais leves e resistentes presso. Em alguns casos usa-se mangueiras de borracha na suco ou bombas submersas;OBS.: O dimetro da canalizao geralmente maior que os dimetros de entrada e sada da bomba. So dimensionados para provocar pequenas perdas de carga e trabalhar com velocidades baixas.