BACHARELADO EM AGRONOMIA7 Perodo

BOMBAS HIDRULICAS

Fernando Rodrigo de Freitas Bueno

VILHENA/RO

2015BOMBASPara a correcta seleco e instalao de uma bomba e para que seentenda e controle sua operao, bem como para sua manuteno einspeco, importante conhecermos vrios conceitos ligados para todos ostipos de bombas.1 - CONCEITOS BSICOS GERAIS1 Peso especfico o peso por unidade de volume de uma substncia qualquer. Asunidades mais usadas so: kgf./m3e lbf / ft3.2 Massa especfica a massa por unidade de volume de uma substncia qualquer. Asunidades mais usadas so: kg/ m 3 e lbf / ft3.3 Densidade a relao entre o peso especfico de uma substncia e o pesoespecfico de outra substncia tomada como padro. A densidade, tendo emvista sua definio, adimensional.4 Viscosidade a resistncia imposta pelas camadas lquidas ao escoamento recproco.Assim sendo, sempre que temos fluidos em movimento, o deslocamentorecproco das partculas acarreta um esforo de atrito.A viscosidade depende da natureza do fluido e pode ser de dois tipos:-Viscosidade absolutaAs unidades mais utilizadas so : lbf x seg/ft2e centipoise (Cp)-Viscosidade cinemtica a relao entre a viscosidade absoluta e a massa especfica da substncia.As unidades mais utilizadas so: Centistokes (Cs), Saybolt (SSU ou SSF),Redwwod (Red I ou Red II) e Engler (E)5 Presso a relao entre uma fora que est sendo aplicada em uma rea e estarea.P = F/AOnde:P = pressoF= foraA = reaAs unidades mais usadas so: kgf/cm 2 ; atm e Lbf/in2( ou PSI) Devido a grande utilidade no estudo de bombas, importante mencionarque a determinao da presso resultante de uma coluna de lquido dadapela frmula:P = Peso esp. do lquido x altura do lquido6 Vazo (ou descarga) uma determinada quantidade de fluido escoado atravs de uma seoconsiderada na unidade de tempo. Normalmente lidamos com dois tipos devazo, quais sejam:a)Vazo volumtrica (Q)A quantidade de fluido escoado expressa em termos de volume e asunidades mais usadas so:m 3 / s ou m3/ hl/minG.P.M.b)Vazo mssica (m)A quantidade de fluido escoado expressa em termos de massa e asunidades mais usadas so:Kg/h ou t/hlbm/hSempre que se fala em vazo, sem definir qual, est-se referindo vazovolumtrica. Define-se vazo de uma bomba como sendo a quantidade defluido deslocada pela bomba na unidade de tempo, a partir do flange dedescarga da bomba.7 DeslocamentoDeslocamento de uma bomba o volume de lquido deslocado a cadarotao ou ciclo do conjunto mvel.A unidade normalmente utilizada o cm3/ rotao.Os principais tipos de deslocamento so:a)Deslocamento ideal o valor terico do deslocamento, no considerandoas perdas por vazamentos internos.b)Deslocamento real o valor realmente produzido.c)Deslocamento positivo o volume do lquido transportado do flange deentrada ao flange de sada, sem retorno. O deslocamento constante paracada ciclo.d)Deslocamento no-positivo no existe vedao positiva entre os prticosde entrada e sada da bomba e por esse motivo o deslocamento no constante, havendo para cada ciclo um certo retorno de volume de lquidotransportado.Lembrar sempre que: vazo = deslocamento x rotao da bomba ( ou cursosdo mbolo)

8 Perda de cargaPodemos conceituar perda de carga como a energia, por unidade depeso, perdida em um trecho da tubulao considerado. Como as tubulaesso compostas de trechos retos e acessrios, tais como: vlvulas em geral,joelhos, ts, etc.. os quais provocam diferentes resistncias passagem dolquido, expressas em metros (ou ft) de altura de coluna de lquido (mcl), temosque desmembrar a perda de carga (hf) em duas outras, quais sejam:a)Perda de carga normal ( hfN) a perda de carga que se verifica nos trechos retos de tubulao e quepode ser encontrada na seguinte frmula:hfN= L x JOnde:L = comprimento da tubulao reta (em m ou ft)]J = perda de carga unitria percentual (mcl/100m ) ou (ft.c.l/100 ft)O valor de J ser encontrado em diversas tabelas e depende do dimetrointerno do tubo, a velocidade de escoamento do fluido e da viscosidadecinemtica do mesmo. Assim, podemos encontrar tabelas para perda decarga em tubos de vapor, de ar comprimido, gua, condensado, etc..b)Perda de carga localizada ( hfl) a parcela da perda de carga que se verifica nos acessrios (vlvulas,conexes, sadas de reservatrios, etc.) devido a distrbios locais do fluxo. Aperda de carga localizada pode ser determinada atravs de um dosmtodos descritos a seguir:1 Mtodo directoNeste mtodo a perda localizada determinada atravs da seguintefrmula:hfl= K . v2/ 2g e expressa em m.c.l (metros de coluna de lquido.Onde:K = coeficiente experimentalmente tabelado para cada tipo de acessrio,em funo do dimetro da tubulao e encontrado em tabelas.V = velocidade de escoamento do lquido (m/s)G = acelerao da gravidade local (m/s2)2 Mtodo do comprimento equivalenteConsiste este mtodo em determinar-se um comprimento recto detubulao que causaria a mesma perda de carga do acessrio considerado.Este comprimento equivalente (Leq) se encontra em grficos e tabelasprticas em funo do dimetro da tubulao.Encontrando-se o comprimento equivalente do acessrio, o clculo da perdade carga localizada feito atravs da seguinte frmula:hfL= Leqx J

Onde:hfL= perda de carga localizada (m.c.l ou ft.c.l)Leq= comprimento equivalente ( m ou ft)J = perda de carga unitria percentual (m.c.l / 100 m ou ft.c.l / 100 ft)9 Altura ManomtricaA altura manomtrica uma caracterstica do sistema e representa aenergia, em unidade de peso, que o sistema solicita da bomba. Essa energiaque a bomba fornece ao lquido (energia hidrulica) conhecida como a Cargaou head da bomba. Logo, para o deslocamento de uma determinada vazode lquido, temos que ter a Carga (head) que a altura manomtrica total dosistema.Em geral, a altura manomtrica total no conhecida de imediato. Ela calculada efectuando-se a soma dos principais termos definidos como segue:-Altura esttica ou geomtrica da instalao.-Diferena entre as presses dos reservatrios de recalque e suco.-Perdas de carga nas tubulaes e acessrios.Para melhor entendermos o que seja altura manomtrica importantelembrar o que seja a altura esttica ou geomtrica, que a diferena, segundouma linha vertical, entre os nveis de suco e de recalque. Ela divide-se emduas partes, quais sejam:a)Altura esttica de suco distncia do nvel mais baixo do lquido noreservatrio at a linha de centro da bomba. Ela pode ser positiva, quando abomba trabalha afogada e negativa, quando o lquido a ser aspiradoencontra-se abaixo da linha de centro da bomba.b)Altura esttica de recalque a distncia entre a linha de centro da bombae o nvel mais alto no reservatrio de recalque. Entretanto, quando atubulao conduz a descarga por cima do nvel mximo do reservatrio, preciso considerar a altura at o joelho ou curva superior da tubulao.Para que se possa calcular a altura manomtrica total (Hm) do sistema, utiliza-se a seguinte frmula:Hm= (D + S) + PD PS+( hfS+ hfD)/104Onde:Hm= altura manomtrica total (m.c.l)D = altura manomtrica de recalque (m.c.l)S = altura manomtrica de suco (m.c.l)PD= presso manomtrica no reservatrio de recalque (kg/cm2)PS= presso manomtrica no reservatrio de suco (kg/cm2)= peso especfico do lquido na temperatura de bombeamento ( kg/m3)hfS= perda de carga na suco (m.c.l)hfD= perda de carga no recalque (m.c.l)

10 NPSH (NET POSITIVE SUCTIONA HEAD)A fim de caracterizar as condies para que ocorra boa aspirao dolquido, foi introduzida na terminologia de instalao de bombeamento a noode NPSH, que em portugus significa ALTURA POSITIVA LQUIDA DE SUCO(APLS)Existem dois tipos de NPSH serem considerados: NPSH disponvel eNPSH requerido. Ento vejamos.a)NPSH Disponvel a quantidade de energia, em termos absolutos, existente no flange desuco da bomba, acima da presso de vapor do lquido na temperatura debombeamento. Em outras palavras, ela representa a presso efetiva naaspirao da bomba fornecida pelo sistemaClculo do NPSH disponvel (Ver figura acima)NPSHdisp= Ps+ Patm- Pv+ S hfs(m.c.l.)/ 104Onde:Ps presso manomtrica no reservatrio de suco (kg/cm2rel.)Patm presso atmosfrica (kg/cm2)Pv- presso de vapor do lquido na temperatura de bombeamento (kg/cm2absl.)- peso especfico do lquido na temperatura de bombeamento (kg/m3)S altura esttica de suco (m.c.l.)hfs- perda de carga na suco (m.c.l.)Devemos observar o seguinte:

1 No caso de reservatrios abertos, temos Ps= 02 NO caso de lquidos em temperatura de ebulio temos o termo (Ps+ Patm),que representa a presso sobre a superfcie do lquido em kg/cm2absolutos,igual a Pv. Dessa forma o NPSH disponvel passa a ser definido da seguintemaneira:NPSH disp. = + S hfsb)NPSH Requerido a quantidade mnima de energia em termos absolutos que deve existir noflange se aspirao da bomba, acima da presso de vapor do lquido natemperatura de bombeamento, para que no haja problemas na operaoda bomba. uma caracterstica prpria de cada bomba. Ele fornecido,normalmente, pelo fabricante da bomba, para cada bomba de sua linha,atravs de curvas do tipo NPSH req x Vazo (Q)Devemos salientar que o NPSH disp. deve ser sempre maior do que o NPSHreq. prtica corrente fazer com que o NPSH disp. seja maior ou igual ao NPSH req.+ 0,6 m.c.l.Alguns fatores influenciam o NPSH disponvel, entre eles, a altura esttica desuco (S), a altitude do local onde est instalada a bomba, a temperatura debombeamento do lquido, o peso especfico do lquido e as perda de carga nasuco.Como j conhecemos os conceitos bsicos que norteiam o funcionamento dasbombas, vamos ento comear o estudo mais aprofundado das mesmas.