2)BOMBAS INDUSTRIAISProf. Rodrigo Azevedo dos Reis DOPI/IQ/UERJ Escoamento de Fluidos e Mquinas de Fluxo Bomba de Arquimedes(bomba de parafuso) Arquimedes: Matemtico grego, viveuentre298ACe212AC. Consideradoomaiormatemticodos temposantigos.Inventouacatapultae tambm a bomba mostrada na figura ao lado,quandoestavanoEgito. Arquimedesfezcontribuiesoriginais geometria,noclculodasreasde figuras planas, e no clculo dasreas e volumesdesuperfciescurvas.Elefez umaaproximaoparaonmeroPi, entre310/71e31/7.NaMecnica TericaArquimedesresponsvelpor teoremasfundamentaissobreocentro degravidadedecorpos.Tornou-se famosotambmporterununciadoo Princpio de Arquimedes. UM POUCO DE HISTRIA BOMBA DE ARQUIMEDES OU BOMBA PARAFUSO Ainda hoje utilizada na indstria moderna 4.1. INTRODUO MquinasMotrizes:soaquelasqueretiramaenergiadolquido transferindo-a para o exterior (ex.: turbinas); MQUINAS HIDRULICAS As mquinas hidrulicas podem ser de duas classes: Mquinas Operatrizes: so aquelas que introduzem, na corrente lquida, a energia que recebem do exterior: So as Bombas L Bh W z zgvgv P P = + + 1 22122 1 22 2 -WB< 0 : Mquinas Motrizes-WB> 0 : Mquinas OperatrizesDEFINIO:Somquinasoperatrizeshidrulicasqueconferem energiaaolquidocomafinalidadedetransport-lodeumpontoa outro.Bombasrecebemenergiadeumafontemotoraqualquerecedemparte dessaenergiaaofluidonaformadeenergiadepresso(aumentama pressodolquido),cintica(aumentamavelocidadedolquido)ou ambas. DEFINIO, CLASSIFICAO ECARACTERSTICA GERAL BOMBAS HIDRLICAS BOMBEAR:aodeadicionarenergiaaumlquidoparamov-lode um ponto a outro. A. Bombas Centrfugas ou Turbo-Bombas, tambm conhecidas como Bombas Hidro ou Rotodinmicas; B. Bombas Volumtricas, tambm conhecidas como de Bombas Deslocamento Positivo. CLASSIFICAO Devido a grande diversidade das bombas existentes, adotaremos uma classificao resumida, dividindo-as em doisgrandes grupos:As bombas podem ser classificadas: pela sua aplicao; ou pela forma com que a energia cedida ao fluido. Bombas CentrfugasBombas de Deslocamento Positivo CLASSIFICAO - de fluxo radial (centrfugas) suco simples rotor aberto rotor semi-fechado suco duplarotor fechado - de fluxo misto - alternativas pisto diafragma - rotativas - de fluxo axial peristltica lbulo engrenagem parafuso mbolo Estetipodebombatemporprincpiodefuncionamentoa transfernciadeenergiamecnicaparaofluido,pormeiodeum rotor, tambm chamado de impelidor, que gira no interior de uma carcaa. TURBO-BOMBAS Rotor Carcaa Eixo Alimentao Descarga TURBO-BOMBAS Noinciodaoperao,necessrioqueacarcaaealinhade sucoestejamcheiasdeguaparaqueasturbo-bombas operarem adequadamente. ESCORVA: Ato de encheracarcaade turbo-bombascom lquido. CLASSIFICAO DAS TURBO-BOMBAS Conforme as posies relativas do movimento geral do lquido e do eixo de rotao do rotor, pode-se distinguir trs tipos fundamentais de turbo-bombas: A.Centrfugaspurasouradiais:todaaenergiacinticaobtidaatravsdo desenvolvimentodeforaspuramentecentrfugasnamassalquida.A movimentao do fluido d-se do centro para a periferia do rotor, no sentido perpendicular ao eixo de rotao; C. Fluxo Misto (hlico-centrfugas): Parte da energia fornecida devido fora centrfugaepartedevidoaoarrasto.Omovimentodofludoocorrenadireo inclinada (diagonal) ao eixo de rotao (entre 90o e 180o); B. Fluxo Axial (helicoidais): Toda energia cintica transferida massa lquida por foras puramente de arrasto. O movimento do fluido ocorre paralelo ao eixo de rotao; Obs.: So empregadas quando se deseja fornecer uma carga elevada ao fluido e as vazes so relativamente baixas. Obs.:Soempregadasquandosedesejavazoelevadaeascargasaserem fornecidas ao fluido so pequenas.FC FA o Entrada FC - Energia fornecida devido fora centrfuga; FA - Energia fornecida devido fora de arrasto. Relao fora e ngulo de fluxo na bomba CLASSIFICAO DAS TURBO-BOMBAS Exemplos de rotores utilizados em cada classe A. CENTRFUGAS PURAS OU RADIAIS Perfil de Presso Corte da bomba Usadaparavencergrandescargas manomtricas.Podebombear suspenso ou lquidos corrosivos. B. CENTRFUGAS DE FLUXO MISTO (HLICO-CENTRFUGAS) Usadaparavazesecargasmanomtricas moderadas.C. CENTRFUGAS DE FLUXO AXIAL (HELICOIDAIS) Usadaparagrandesvazese baixas cargas manomtricas.BOMBAS VOLUMTRICAS OU DE DESLOCAMENTO POSITIVO Estetipodemquinatempor caractersticadefuncionamentoa transfernciadiretadaenergia mecnicacedidapelafontemotora paraofluido.Estatransferncia obtidapelamovimentaodeum dispositivomecnicodabomba,que obrigaofluidoaexecutaromesmo movimento do qual ele est animado. Olquidosucessivamenteencheedepoisexpulsodeespaoscom volumedeterminadonointeriordabomba,porissosochamadasdeBOMBAS VOLUMTRICAS. Bombas deDeslocamento Positivo - alternativas pisto diafragma - rotativas peristltica lbulo engrenagem parafuso mbolo BOMBAS DE PISTO Princpio de Funcionamento: a) No curso da aspirao (3), o movimento do pisto tende a produzir vcuo. A presso do lquido no lado da aspirao (maior que a presso interna) faz com queavlvuladedescarga(2)sefecheequeadeadmisso(1)seabraeo cilindro encha de lquido; b)Nocursoderecalque(4),opistoforaolquidoasairdocilindro, atravsdavlvuladerecalque(2),enquantoqueavlvuladeadmisso(1) permanece fechada devido diferena de presso. BOMBAS DE MBOLO OU ALTERNATIVAS Bomba de mbolo ou alternativa Bomba de duplo mbolo Sorecomendadasparaserviosdepressesmaiselevadasquando comparadasaquelasrecomendadasparaabombadepisto.Conseqentementeexigequeorgodemovimentaodolquido seja mais resistente. Q Efeito simples Duplo efeito tQ t

duplex, duplo mbolo Bomba de mbolo de alta-Presso BOMBAS DE MBOLO OU ALTERNATIVAS Modo de operao BOMBAS DE DIAFRAGMA Nessasbombas,orgoqueforneceaenergiaparaolquidouma membranaacionadaporumahastecommovimentoalternativo.Essas bombas so usadas principalmente para servios de dosagem de produtos, j que, ao ser variado o curso da haste, varia-se o volume admitido. Ex.: Bomba de gasolina BOMBAS ROTATIVAS Bomba rotativa um nome genrico para designar uma variedade de bombas comandadas por um movimento de rotao. Suco Descarte Um dos tipos mais comuns desse tipo de bomba a bomba de engrenagem,queconsisteemduasrodasdentadas trabalhandodentrodeumacaixacomfolgasmuitopequenas em volta e dos lados das rodas. O fluido empurrado pelos dentes e forado a sair pela tubulao da direita e const Q constAP Muito usada para lquidos viscosos, mas no serve para suspenses Lquidos corrosivos recomenda-se engrenagem de plstico BOMBAS ROTATIVAS Bomba de Lbulos Bomba de Engrenagem interna Bomba Peristltica Nesta bomba, o lquido no entra em contato direto com o equipamento, indicada para fluidos biolgicos. Bomba de engrenagem Bomba de lbulos Bombas rotativas: BOMBAS ROTATIVAS Bomba de engrenagem interna Bombas rotativas: BOMBAS ROTATIVAS Bomba peristltica BOMBA DE ARQUIMEDES OU BOMBA PARAFUSO Essas bombas so muito utilizadas para o transporte de produtos de viscosidade elevada. Bomba de cavidade progressiva (Mono Pump) Mono Pump Umsem-fimmetlicohelicoidal,deconfiguraoespecial,gira dentro de uma pea fixa feita de borracha, forando o lquido atravs do espao entre a pea e o sem-fim. COMPARAO ENTRE BOMBAS VOLUMTRICAS E TURBO-BOMBAS Bombas VolumtricasTurbo-Bombas Relaoconstanteentredescargae velocidadedabomba,demodoquea vazo,Q,bombeadaindependeda altura e/ou presso a serem vencidas. Avazo,Q,bombeadadependedas caractersticas do projeto da bomba, da rotao e das caractersticas do sistema em que ela est operando. Podeminiciarsuaoperaocom presena de ar no seu interior . Deveminiciarsuaoperaocoma bomba cheia de lquido. Algumas produzem vazo constante e outras vazo varivel (pulsante). Produzem vazo constante. Aenergiacedidaaolquidosoba forma de energia de presso. Aenergiacedidaaolquidosoba forma de energia cintica e de presso. Grfico para a escolha do tipo de bomba (Fairbanks, Morse & Co.) BOMBASCENTRFUGAS Possuielementosrotativos(impelidores)cujoformatoconfere altavelocidadenasuco,quesetransformaemaltapressona descarga e a vazo dependente da presso na descarga da bomba. Caractersticas positivas construo simples baratas disponveis em diversos materiais de construo baixo custo de manuteno operamaaltasvelocidades,isto,podemseracionadasdiretamentepor motores eltricos Caractersticas negativas bombas de um estgio no so projetadas para altas presses bombasmultiestgioparaaltaspressessocaras,principalmenteem materiais resistentes a corroso sua eficincia decresce rapidamente para vazes diferentes daquela para a qual foi projetada sua performance no muito boa para altas viscosidades BOMBAS CENTRFUGAS Linhas de Fluxo Partes Fundamentais Bomba Centrfuga Impelidor Flange de Suco Flange de Descarte Linha de corrente Linha de corrente Impelidor Corte de bomba mostrando a linha de corrente de lquido DESCRIO E ANLISE DOS COMPONENTES Viso Geral dos Principais componentes Impelidor ou Rotor O ROTOR pode ser de um dos seguintes tipos: fechado, semi-fechado ou aberto Aberto Semi-fechado ou Semi-aberto Fechado O rotor fechado usado sempre que possvel, devido sua maior eficincia quandocomparadoaosdemais.Porm,napresenadeslidosfinosem suspenso, em porcentagem maior de 3 a 5%, usual a utilizao do rotor semi-fechado, devido a sua menor tendncia a entupimento. O rotor aberto utilizadonobombeamentodeesgotos,efluentesedeguacomareiaou pedregulho em suspenso (as chamadas bombas de dragagem). Movimento do rotor O que aconteceria se alterssemos o movimento do rotor? Ainda quanto a construo ... Impelidor de simples suco; e Impelidor de dupla suco Oimpelidordesimplessuco,succionaporapenasumdosladosdo impelidor: O impelidor de dupla suco, succiona por ambos os lados do impelidor, ou seja praticamente a juno de dois impelidores de simples suco voltados costa com costa: Esforo axial Aspressesgeradaspelasbombascentrfugasexercemforas,tantonas partesmveisquantonaspartesestacionrias.Oprojetodessaspartes balanceiaalgumasdestasforas.OESFOROAXIALHIDRULICOo somatrio das foras no balanceadas agindo na direo axial do impelidor. dupla suco distribuio simtrica de presso foras axiais de um lado so contrabalanadas pelas do outro. simples suco distribuio assimtrica de presso empuxo axial resultante na direo da suco. Oempuxoresultantede pequenosdesvios absorvidopelomancal de escora. Bomba pequena: o empuxo absorvidopelomancal. DemaisBombas:atenuado porfurosdebalanceamento oupsnaparteposteriordo impelidor. LIQUIDO BOMBA IMPELIDORgua ou lquidolmpido nocorrosivo, fria oua temperaturamoderadasimples ou duplasucofechado, excetopara muitopequenascapacidadesgua acima de250 FSimples ou duplasuco.Usualmentealimentao decaldeira e altaspresses requerembombas multiestgioFechado, excetopara pequenascapacidadesHidrocarbonetos Simples suco,frequentementechamadas bombasde refinariafechado commaior entradaCorrosivosSuavementecido ou alcalinoSimples ou duplasucoFechado, excetopara baixascapacidadesFortemente cidoou alcalinoSimples ou duplasucoidemQuentes ecorrosivosSimples suco Idemgua com slidos em suspensoFinos e abrasivos Simples suco Rotor abertoSelecionamento do tipo de rotor: Finalmente,quanto ao nmero de impelidores: Bombas de simples estgio Bombas de mltiplos estgios. Bombasdemltiplosestgiossoempregadasquandosedesejavencer grandes alturas manomtricas (H > 1000 m). Bombas centrfugas verticais Faixas de operao de alguns tipos mais usuais de bombas centrfugas Neste momento, as bombas sero analisadas quando ao tipo e o nmero de impelidores. horizontais, suco axial:Vazo (m3/h) Carga (m de gua) Aplicaes horizontais, dupla suco radial:Tipo de bomba horizontais, mltiplos estgio:vertical, mltiplos estgio:vertical, simples estgio:1000200/220servios gerais 1300 voluta simples 1500 voluta dupla 130/150 abastecimento de gua; recirculao de gua de resfriamento. 6001000/1200 alimentao de caldeiras; Servios de alta presso. 30000400 extrao de gua de poos profundos. 30000400 Esgotamento de tanques abertos, condies de baixo NPSH disponvel Carcaa A carcaa o componente responsvel pela conteno do fluido bombeado bemcomo,sobcertoaspecto,provascondiesparaaconversode energiacinticadofluidoemenergiadepresso,passofundamentalao bombeamento. Tipos de Carcaa: a)Carcaaemvoluta:soasmaisutilizadas para bombas de simples estgio devido a sua boaeficincia,baixocustoesimplicidade mecnica. A Areacrescentenos360o da volutaobjetivaacoletae acomodaodacrescente quantidadedelquido,posto quenaseoA,porexemplo, precisamos acomodar o fluido coletadoanteriormenteeo fluidoqueestarsaindoda periferiadoimpelidornesta seo.VelocidadeePressoconstante ao longo da voluta garantindo o equilbriodeforasradiaisno entorno da voluta. medidaquenos afastamosdavazo deprojeto,aparece umdesequilbriode pressesquegerao empuxo radial. Aspsdoimpelidorimprimemummovimentoderotaonolquidoquefaz comqueomesmosedesloqueemdireoperiferiadoimpelidor.Este movimentodoimpelidorgeraumgradientedepressoradialnointeriorda bomba. Princpio de Funcionamento Azonadealtapressocriadana periferiaresponsvelpelo transporte do fluido. Carcaa (Continuao) b)Carcaacompsdifusoras:Soaspreferidasparabombasde multiestgio.Possuemeficincialigeiramentesuperior,massomaiscaras e de mecnica mais complexa. Ofluido,aosairdoimpelidor,penetraemumcanaldeseocrescente formadoporpsdifusorasfixascarcaa,processando-se,assim,a converso necessria de energia cintica em energia de presso. Devido a simetria de construo dacarcaacompsdifusoras,o empuxoradialconsiderado desprezvel.Carcaa (continuao) c)Carcaaconcntrica:Acarcaaconcntricaapresentaformatocircular. Apesar de seu baixo custo de fabricao, tem aplicao reduzida em virtude de possibilitarem menor eficincia que as carcaas em voluta. e)Carcaamista:Eventualmente,podemserencontradasbombasque usam uma combinao de ps difusoras e voluta. d)Carcaaemduplavoluta:Eventualmente,embombasdegrandeporte, particularmentenoqueconcernevazo,utiliza-se,comoartifciopara atenuaroempuxoradial.Esteprojetoconsistedasimulaodeduas volutassimples,defasadasde180omedianteumchincanaintermediria. Nestecaso,partedolquidofluipelocanalinternoepartepelocanal externo numa tentativa de balanceamento do empuxo radial. Eixo e Luva de Eixo A funo bsica do eixo transmitir o torque na partida e durante a operao da bomba, assim como suportar o impelidor e outras partes rotativas. As luvas de eixo tm por funo proteger o eixo de eroso, corroso ou desgaste. Detalhe da luva de eixo Eixo e luva de eixo Anis de Desgaste Oimpelidornopodetocarnacarcaa;consequentemente,hnecessidadedese manterumafolgacontroladaentreoolhodesucoeacarcaa.Naturalmente, devidoadiferenadepresso existente,istoimplicaumarecirculaonormalde fluido em direo suco, reduzindo a eficincia da bomba. Afolgaoriginalespecificadapelo fabricantedabombaoufixadapor norma.Paraevitaroaumentodesta folga ao longo da vida til da bomba devidoaeroso,utiliza-seaneisde desgastenacarcaaenoimpelidor quedeveroserregularmente avaliadose,quandonecessrio, substituidos. Devemter uma diferena de dureza Brinnel de nomnimo50,amenosqueambasapresentem dureza Brinnel de no mnimo 400. Mnima folga diametral Para dimetros maiores que 152,37 mm (5999 in), a mnima folga deve ser de 0,43 mm (0,017 in) mais 0,025 mm (0,001 in) para cada 25 mm (1 in) adicional.Caixa de Gaxetas umadaspartesmaisimportantesdabombacentrfuga.Seuprincipal objetivoprotegerabombacontravazamentosnospontosondeoeixo passa atravs da carcaa.Sesuapressoformenorqueaatmosfrica(bombasoperandocomaltura manomtricadesuconegativa),suafunoimpediraentradadeare,caso contrrio, impedir a sada de lquido. Tem a forma de uma caixa cilndrica que acomodaumcertonmerodeanisde gaxetaemvoltadoeixooudaluvade eixo,comprimidosparaoajuste desejadoporumapeadenominada sobreposta.Esteajustedevesertalque haja um mnimo de vazamento da ordem de30a60gotasporminutopara possibilitaralubrificaoeauxiliaro arrefecimento das gaxetas. Selos Mecnicos Nos casos cujas as presses envolvidas so muito elevadas e o vazamento devesermnimo,acaixadegaxetasnoapresentaeficinciadevedao satisfatria. Nestes casos, sugere-se a utilizao de selos mecnicos. Princpiodosselosmecnicos:Assuperfciesdeselagemsolocalizadasem umplanoperpendicularaoeixoeusualmenteconsistededuassuperfcies adjacentesaltamentepolidas;umasuperfcieligadaaoeixoeaoutraparte estacionriadabomba.Estassuperfciesaltamentepolidassomantidasem contato contnuo por molas formando um selo fluido entre as partes com perdas por atrito negligenciveis. Naturalmente,algumdesgaste sempreocorree,comotempo, umpequenovazamentopode aparecer. Mancais Osmancaistmporfunomanterocorretoalinhamentodoconjunto rotativo em relao s partes estacionrias, sob a ao de cargas radiais e axiais. Mancais de Rolamentos: a) Mancais de esferas: So os mais usados para para bombas de grande porte. b)Mancaisderolos:Sousadospara dimetrosmuitograndedeeixoe suportam apenas esforos radiais. MancaisdeDeslizamento:somaisbaratoseportantoindicadospara bombas pequenas operando com lquidos limpos. So utilizados tambm quando osmancaisderolamentonosocomumentedisponveis(bombasdealta presso e de multiestgios). Finalmente, outra aplicao para bombas verticais submersas nas quais o mancal sujeito ao contato com a gua. Os parmetros chave de desempenho de bombas centrfugas so: PARMETROS IMPORTANTES DE DESEMPENHO 1. Capacidade 2.Carga 3.Potncia da bomba 4. Ponto de melhoreficincia 5.Velocidade especfica a vazo volumtrica com que o lquido movido ou empurrado pela bomba ao ponto desejado no processo [L3 T-1]. A capacidade normalmente muda com as mudanas na operao do processo.A capacidade depende de vrios fatores como: - Caractersticas do lquido de processo, isto , densidade, viscosidade, etc.- Tamanho da bomba e de suas sees de entrada e de sada- Tamanho do impelidor- Velocidade de rotao do impelidor RPM- Tamanho e forma das cavidades entre as palhetas- Condies de temperatura e presso da suco e descargaCapacidade (Q) Carga uma medida da altura de uma coluna lquida que a bomba seria capaz de elevar (HEAD). Carga da Bomba (H) a quantidade de energia mecnica especfica (potncia til por unidade depesodofluidoemescoamento)queabombatransfereaofluidode trabalho.Curva caracterstica tpica de uma bomba centrfuga Curva Caracterstica da Bomba Carga da Bomba, H Vazo Volumtrica, Q Eficincia % Curva de Potncia Potncia - CV Curva de Eficincia Curva Caracterstica Fatores que modificam as curvas caractersticas Os principais fatores so: - efeito da mudana da rotao nas curvas caractersticas.- efeito da mudana de dimetro do impelidor nas curvas caractersticas. - efeito da natureza do lquido nas curvas caractersticas.- efeito de alteraes na geometria do impelidor nas curvas caractersticas. - efeito do tempo de servio nas curvas caractersticas. Esteumproblemaclssicodeanlisedimensionalesemelhanafsica,pois queremosdeterminarainflunciadasvariveisN(Ratao),D(dimetroexterno doimpelidor),(massaespecficadofluido)e(viscosidadedofluido)nas caractersticas de desempenho: Q (vazo), H (carga) e Pot (potncia). Anlise dimensional e semelhana fsica Seduasbombas,comdiferentescaractersticasdeprojeto,submetidasa diferentes condies operacionais, guardarem entre si semelhanas geomtricas, cinemticas e dinmicas teremos caracterizada uma condio de semelhana ou similaridade fsica: Similaridade geomtrica As relaes entre dimenses lineares das duas bombas devem ser respectivamente constantes. Similaridade cinemtica As relaes entre velocidades do fluido nas duas bombas devem ser respectivamente constantes. Os tringulos de velocidades so respectivamente semelhantes. Variveis envolvidas: Vazo = Q (L3/T) Carga = H (L) Potncia = Pot (M L2/T3) Rotao do impelidor = N (1/T) Dimetro do impelidor = D (L) Viscosidade do Lquido = (M/LT) Densidade do Lquido = (M/L3) Similaridade dinmica As relaes entre fora de inrcia e viscosas devem ser respectivamente constantes. A principal concluso da teoria nos diz que quando as condies so tais que caracterizam a existncia de semelhana fsica, os seguintes grupos adimensionais das duas bombas sero respectivamente iguais. 31NDQ= t coeficiente de vazo:5 33D NPott = coeficiente de potncia: tN D24 = adimensional proporcional ao nmero de Reynolds :2 22D NgH= t coeficiente manomtrico:Semelhana fsica a) Efeito da mudana da rotao nas curvas caractersticas. Sempre que alterarmos a rotao deve ser feita uma correo das curvas caractersticas utilizando as seguintes equaes: 12121 1NNQQ' = =t t212122 2||.|

\|= =NNHH' t t312123 3||.|

\|= =NNPotPot' t tabsPotH Q q =Nesteponto,podemosidentificardoiscasos.Oprimeirocasorefere-seabombas geometricamente semelhantes (fator de escala constante). O segundo caso refere-se a bombascujanicavariaoocorrenodimetrodoimpelidor,permanecendoas outras grandezas fsicas constantes (corte no impelidor). 312121 1||.|

\|= =DDQQ' t t212122 2||.|

\|= =DDHH' t t512123 3||.|

\|= =DDPotPot' t tPrimeiro caso: Segundo caso: 12121 1NNQQ' = =t t212122 2||.|

\|= =NNHH' t t312123 3||.|

\|= =NNPotPot' t tb) Efeito da mudana de dimetro do impelidor nas curvas caractersticas. Curvas caractersticas da bomba fornecidas pelo fabricanteRegio de Mxima eficincia As curvas caractersticas retratam o desempenho das bombas quando operam com gua. c) Efeito da natureza do lquido. Anaturezadolquidoinfluenciaascurvascaractersticasatravsdaspropriedades massaespecficaeviscosidade.Seuefeitoavaliadoapartirdosadimensionais obtidos pela semelhana fsica: 31NDQ= t5 33D NPott = tN D24 =2 22D NgH= tObservando os grupos adimensionais acima vemos que enquanto a vazo e a carga dabombaindependemdamassaespecfica,apotnciaabsorvidadiretamente proporcional a esta propriedade. Ainflunciadaviscosidadeevidenteapartirdogrupoadimensionalt4que tambm conhecido como Reynolds do impelidor. fH o fator de correo da carga da bomba fq o fator de correo da eficincia Correo das curvas caractersticas operando com lquidos viscosos. Q gua visC Q Q =H gua visC H H =E gua visC q q =Fig. 8.5, pag 156 d) Efeito de alteraes na geometria do impelidor nas curvas caractersticas. Lamentavelmente,asdemaispossveisalteraesnageometriadoimpelidornose prestamaoestabelecimentoderelaesdeimediataaplicao.Entretanto,nafiguraa seguir,soapresentadasalgumasindicaesdeordemqualitativadainflunciade alteraes de largura, formato das ps e nmero de ps de um impelidor. Fig. 8.7, pag 162 e) Efeito do tempo de servio nas curvas caractersticas. fatoqueo efeitodotempode servioserdeteriorarodesempenhodo equipamento, entretantonohrelaesquepermitamcorrelacionarodesempenhodebombasde materiaisdiferentes,aplicadasemdiferentesserviosouoperandocomdiferentes lquidos com seu tempo de utilizao. A nica maneira segura de verificar o desempenho dabombaapsumcertotempodeserviosubmet-laaumtesteparalevantamento das curvas caractersticas. Quandosedesejaselecionarumabombaparaefetuardeterminadoservio, aplica-se a Equao de Bernoulli e calcula-se a carga requerida para a vazo defluidoque se deseja passar pelo sistema. CARGA REQUERIDA PELO SISTEMA Aplicando-se a equao acima para diferentes condies de vazo, obtm-se a curva do sistema. Esta curva fornece a carga requerida para se fazer passar dada vazo pelo sistema. L B2h W Zg 2vgP = A +A+A1 2 5228DQL fghLt=Funo de Re L Bh ZgPW + + = AAFatores que modificam a curva do sistema As demais alteraes possveis no sistema no so encaradas como fator de controle devazo,comoporexemplo:mudanadedimetrodaslinhas;mudanana elevaodoreservatriodesucooudescarga;inclusoouexclusodeacessrios nalinha;modificaodelay-outdaslinhas.Paraestassituaes,arecomendao seria tratar o problema como um novo projeto. 5228DQL fgZgPWBtAA+ + = Funo de Re Os principais fatores so: - natureza do lquido bombeado;- temperatura do lquido bombeado; - influncia do nvel de lquido alturas estticas de suco e descarga;- presses dos reservatrios de suco e descarga; - caractersticas das tubulaes e acessrios das linhas de suco e descarga. CARGA DA BOMBA x CURVA CARACTERSTICA Plotando-se, em um mesmo grfico, a Curva Caracterstica da Bomba e a Curva do Sistema obtm-se, na interseco, o ponto de trabalho que informa a vazo com que o sistema ir operar quando a ele for conectado aquela bomba.Curva Caracterstica da Bomba Ponto de Vazo Nula Ponto de Operao: H=WB Curva do Sistema Cargas da Bomba, H, e Requerida, WB Vazo Volumtrica, Q Altura manomtrica de trabalho Vazo de trabalho H WB q QH gPotconsumida=Oesquemaabaixoilustraoprocessodetransfernciadeenergiaparao fluido de trabalho, em uma bomba: Bomba potncia dissipada em perdas viscosas no interior da bomba: perdas hidrulicas ordinrias, perdas por choque, etc. potncia dissipada em perdas mecnicas: atrito em mancais, gaxetas, selos de vedao, etc. potncia disponibilizada pelo motor (eltrico, comb. interna, etc) potncia dissipada em perdas volumtricas potncia til (efetivamente transferida ao fluido de trabalho) Processo de transferncia de energia para um fluido de trabalho| | | | | | | | m H , /s Q , kg/ , m/ 9,81 gse , HPgQHm m s Pot3 3 2til = = 745Em [HP] PERDAS E RENDIMENTOS EM UMA BOMBA CENTRFUGA | | | | | | m H , /s Q , kg/ , m/ 9,81 g se ], watts [ gQH gH mm m s Pot3 3 2til = = ALTERAES DO PONTO DE TRABALHO Para alterar-se o ponto de trabalho, basta modificar-se a curva do sistema ou a curva caracterstica da bomba. fechamento parcial de uma vlvula; alterao nas presses dos reservatrios; mudana do dimetro das linhas; alterao nas cotas dos nveis de lquido nos reservatrios; ou mudana no traado das linhas. A curva do sistema pode ser alterada por: L Bh W ZgvgP = A +A+A22onde: gDv L fheL22=CAVITAO (Conceituao Clssica) Seapressoemqualquerpontodeumsistemadebombeamentodeum lquido cair abaixo de sua presso de vapor, na temperatura de bombeamento, parte deste liquido se vaporizar. Estasbolhasdevaporformadas,aoatingiremregiesdemaiorpresso, sofreroumcolapsorepentino,retornandofaselquida.Estecolapso repentinoprovocaoaparecimentodeondasdechoque,gerandoofenmeno conhecido como: CAVITAO O que acarreta o fenmeno de Cavitao? Comoapressodesadadabomba,emgeral,maiorqueapresso atmosfrica,podemosafirmarquehaveracondensaodofluidoque foi convertido para vapor em sua entrada. Portanto, teremos um aumento naenergiadissipadae,comopotnciaenergiaporunidadedetempo, haverumaumentonapotnciadissipada,oqueirprovocaruma DIMINUIO DO RENDIMENTO DA BOMBA!!Poderemos ter, ainda, uma diminuio do tempo vida da mquina, isto devido a eventual EROSO dos materiais que constituem a bomba. Surgem tambm BARULHO E VIBRAES INDESEJVEIS!!Locais mais provveis de ocorrer de Cavitao Restries de rea; Turbinas; Agitadores mecnicos; Hlices de embarcaes; etc; A probabilidade de ocorrer CAVITAO maior nos locais onde h um aumento de velocidade do lquido, uma vez que isto acarreta uma diminuio da presso local. Em bombas centrfugas, a cavitao normalmente ocorre na entrada (olho) do impelidor,porque,nesteponto,ofluidopossuienergiamnima,jomesmo no recebeu ainda energia do impelidor e est com suaenergia reduzida devido perda de carga na linha de suco e na entrada da bomba. Evitando a Cavitao na Entrada de Bombas Necessariamente: Pe > Pvapor logo, poderemos evitar a cavitao se trabalharmos com o maior Pe possvel. Para isso:

1. Diminuir a perda de carga antes da bomba: aumentar o dimetro de suco (afeta tambm f e v); diminuir o comprimento equivalente da tubulao antes da bomba (por exemplo, melhorar o traado, reduzindo os acidentes acidentes); diminuir a vazo (nem sempre possvel, por razes de processo); aumentar a presso no tanque. 2. Aumentar o nvel de lquido no tanque.L B A eA e A eh W Z Zgv vgP P = ++22 2 L A A egh gZvP P + =22gDv L fheL22=e Ze = 0 A e NPSHrequerido

a quantidade mnima de energia que deve existir no flange de suco da bomba, acima da presso de vapor, para que no ocorra cavitao.(fornecido pelo fabricante) NPSHdisponvel

a energia disponvel no flange de suco de uma bomba instalada em um dado sistema, acima da presso de vapor do lquido bombeado.(calculado pelo projetista ) NPSH-APLS NPSH (Net Positive Suction Head) ou APLS (Altura Positiva Lquida de Suco) CONDIO PARA QUE NO OCORRA CAVITAO: NPSHdisponvel > NPSHrequerido

NPSHdisponvel > NPSHrequerido + 0,61 m Na prtica, faz-se: necessrio bombear um lquido com propriedades semelhantes a da gua, a uma vazo de 275 gal/min contra uma altura manomtrica de 72 ft. Especificar a bomba: Modelo da Bomba : 3 x 4 -10 O 10n0 o dimetro da linha de suco: 3 in O 20n0 o dimetro da linha de descarga: 4 in O 30n0 o dimetro mximo do rotor: 10 in Dimetro do rotor lido na curva caracterstica da bomba:9 in Eficincia: 66 % NPSH r = 4,7 ft Potncia: 7 HPNecessita de uma bomba para operar nas seguintes condies : No almoxarifado tem uma bomba sem uso com uma placa com as seguintes indicaes: A bomba do almoxarifado poder ser usada nas condies exigidas na operao? Necessita de uma bomba para operar nas seguintes condies : No almoxarifado tem uma bomba sem uso com uma placa com as seguintes indicaes: Na curva caracterstica para 300 gal/min e 70 ft, a bomba precisaria de um rotor de dimetro de 9 in, um motor de 10 HP e um NPSH r = 5 ft Seriam necessrios um novo rotor e motorASSOCIAO DE BOMBAS ASSOCIAO EM SRIE: objetiva um aumento da carga manomtrica. Essasoluo,normalmente,sutilizadaquandoovalordaaltura manomtrica ultrapassa os valores alcanados pelas bombas multiestgio. Devemosnotarque acarcaae o flange desucode cadaestgio deveser suficientemente resistente para suportar a presso desenvolvida. Neste caso, a descarga da bomba conectada suco da seguinte de modo que a vazo ser a mesma em todas as bombas, enquanto que a presso de descarga desenvolvida ser a soma de cada uma das unidades (na associao e no sozinhas). ASSOCIAO DE BOMBAS ASSOCIAO EM SRIE: objetiva um aumento da carga manomtrica. Essasoluo,normalmente,sutilizadaquandoovalordaaltura manomtrica ultrapassa os valores alcanados pelas bombas multiestgio. Devemosnotarque acarcaae o flange desucode cadaestgio deveser suficientemente resistente para suportar a presso desenvolvida. Neste caso, a descarga da bomba conectada suco da seguinte de modo que a vazo ser a mesma em todas as bombas, enquanto que a presso de descarga desenvolvida ser a soma de cada uma das unidades (na associao e no sozinhas). Q 1 2 H Q1 H1,1 H2,1 Pares ordenados da curva caracterstica da associao: VazoCarga Q1HT,1= H1,1 + H2,1 Q2 H1,2 H2,2 Q2HT,2= H1,2 + H2,2 Q3 H1,3 H2,3 Q3HT,3= H1,3 + H2,3 Bombas em Srie Acurvacaractersticadaassociaoobtidapelasomadascargas correspondentes para os mesmos valores de vazo. HT Curva do sistema Ponto de Operao da associao Cada bomba ir operar com: Vazo = Q e H = HT/2 Cada bomba ir operar com:Bomba 1 : Vazo = Q e H1

Bomba 2 : Vazo = Q e H2

Ponto de Trabalho: (Q,HT)Ponto de Trabalho: (Q,HT) QQ Bombas em Srie ASSOCIAO DE BOMBAS ASSOCIAO EM PARALELO: objetiva um aumento da vazoUtilizada quando a vazo exigida muito elevada ou quando a mesma pode variar muito. Apresentacomovantagemofatodeque,casoocorraumafalhaemumadas bombas, a vazo seria apenas reduzida, ou melhor, ela no seria zerada. No caso de grandes variaes de vazo, apresenta a flexibilidade de poder-se retirar umaoumaisbombasdeoperao,pois,casoseoptasseemumanicabombade grandeporte,quandosenecessitasseoperarabaixasvazes,istoimplicariaem baixas eficincias. Q H Pares ordenados da curva caracterstica da associao: VazoCarga H1QT,1= Q1,1 + Q2,1 H2QT,2= Q1,2 + Q2,2 H3QT,3= Q1,3 + Q2,3 Q1,2Q2,2 1 2 H1 H2 Q1,1Q2,1 H3 Q1,3Q2,3 Associao em Paralelo A curva caracterstica da ASSOCIAO EM PARALELO para um dado H QT = Q1 + Q2 Curva do sistema Ponto de Operao da associao Ponto de Trabalho: (QT,H)Ponto de Trabalho: (QT,H) Cada bomba ir operar com: Carga = H e Q1=Q2 = QT/2 Cada bomba ir operar com:Bomba 1 : Vazo = Q1 e H , Bomba 2 : Vazo = Q2 e HPonto de operao caso apenas uma bomba opere Ponto de operao caso apenas uma bomba opere ou Associao em Paralelo Esteprocedimentodevesercorrigidoparaincorporaraperdadecarga introduzida na associao, isto , entre os pontos de bifurcao do sistema.