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Escolha das bombas e determinação do ponto de operação do sistema elevatório

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Escolha das bombas e determinação do ponto de operação do sistema elevatório. Para isso, é necessário: Análise das curvas do sistema elevatório e das bombas disponíveis no mercado, passíveis de serem utilizadas em cada caso

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Presentation Transcript
escolha das bombas e determina o do ponto de opera o do sistema elevat rio
Escolha das bombas e determinação do ponto de operação do sistema elevatório
  • Para isso, é necessário:
  • Análise das curvas do sistema elevatório e das bombas disponíveis no mercado, passíveis de serem utilizadas em cada caso
  • Análise do tipo de operação do sistema de bombeamento (com uma bomba, bombas em paralelo e bombas em série)
    • A curva característica vai representar as condições hidráulicas operacionais da bomba trabalhando com determinado número de giros na unidade de tempo
  • Análise:
    • Etapas do projeto
    • Padronização de equipamentos eletro-mecânicos
    • Estudo dos transientes hidráulicos
  • Na operação: NPSHd>NPSHr
opera o com apenas uma bomba
Operação com apenas uma bomba
  • O ponto de operação do sistema de bombeamento é dado pelo cruzamento as curvas da bomba e do sistema elevatório
  • Na escolha da bomba: pesquisar nas curvas características, aquela que eleva a vazão de projeto à altura manométrica, operando o mais próximo possível de seu ponto de melhor rendimento
escolha das bombas
Escolha das bombas

Gráfico de seleção

Diversas rotações em que a máquina pode operar, as curvas características correspondentes e as parábolas de isoeficiência

slide4

São omitidas as linhas de isoeficiência

Escolhida a bomba, procura-se no catálogo do fabricante a respectiva curva característica que fornece o diâmetro do rotor, o rendimento e outros dados

associa o de bombas centr fugas
Associação de bombas centrífugas
  • Razões técnicas:
    • quando um desnível elevado acarretar em um rotor de grande diâmetro e alta rotação, e com isso altas acelerações centrífugas e dificuldades na especificação de materiais.
  • Razões econômicas:
    • quando o custo de duas bombas menores é inferior ao de uma bomba de maiores dimensões para fazer o mesmo serviço
    • Aumento da demanda no decorrer do tempo
associa o de bombas
Associação de bombas
  • Com visão no final do plano  anti-econômico dimensionar a bomba para a situação de vazão máxima
  • A situação mais comum é aquela em que todas as bombas da associação são iguais, o que facilita a manutenção do sistema
  • Associação em série: a entrada da segunda bomba é conectada à saída da primeira bomba. Mesma vazão, mas as alturas de elevação de cada uma são somadas para obter a altura de elevação total
  • Associação em paralelo: cada bomba recalca a mesma parte da vazão total do sistema, mas a altura total de elevação é a mesma
opera o de bombas em s rie
Operação de bombas em série
  • O sistema é empregado quando a elevatória deve atender a reservatórios em níveis ou distâncias diferentes ou alturas manométricas muito elevadas (é mais econômico)
  • A mesma vazão passa pelas duas bombas
  • Cada bomba é responsável por uma parcela da Hman total
  • A curva Hman x Q das duas bombas é obtida pela soma dos valores de Hman de cada uma para uma mesma vazão de recalque
  • Se as bombas forem iguais, cada uma vai fornecer metade a altura total do sistema

Ponto de operação de cada bomba em separado

opera o de bombas em paralelo
Operação de bombas em paralelo
  • Cada bomba é responsável por parcela da vazão total a ser recalcada
  • Bombas em paralelo  vantagem operacional: se houver falha no funcionamento em uma das bombas, acontecerá apenas uma redução da vazão bombeada pelo sistema
  • Flexibilização operacional no sistema: como a vazão é variável pode-se retirar ou colocar bombas em funcionamento em função das necessidades e sem prejuízo da vazão requerida
  • Muitas vezes a utilização deste tipo de associação é realizada apenas como um sistema de segurança e não visando ou aumento ou a variação da vazão.
  • A curva combinada das bombas em paralelo é obtida pela soma das vazões correspondentes à mesma altura das bombas
  • Vazão - uma bomba isolada sempre fornecerá mais vazão do que esta mesma bomba associada em paralelo com outra igual porque a variação na perda de carga no recalque é diferente;
opera o de bombas em paralelo1

2

1

3

Qc

Qa

Qb

Qd

Vazão (m3/s)

Operação de bombas em paralelo
  • 1 e 2 – pontos de operação de cada bomba separadamente. Qa=Qb + Qc
  • Tem-se sempre que Qa < 2Qd, isto é, associando-se duas bombas iguais, não se consegue dobrar a vazão correspondente a uma única bomba instalada no sistema
  • Caso uma das bombas parar de funcionar, a unidade que fica em operação tem seu ponto de funcionamento deslocado de 1 para 3, a despeito da diminuição da altura de elevação, há um aumento de potência necessária pelo aumento na vazão. É neste ponto que a potência do motor elétrico deve ser estudada
recomenda es para associar bombas em paralelo
Recomendações para associar bombas em paralelo
  • Selecionar bombas com curvas características do tipo estável (para cada Hman, uma só Q)
  • Usar de preferências bombas de características semelhantes, isto é, que tenham a mesma variação percentual entre a vazão e a altura manométrica
  • Empregar motores cujas potências sejam capazes de atender a todas as condições, sem perigo de sobre carga
  • Projetar a instalação, de modo que: NPSHd > NPSHr, em qualquer ponto de trabalho provável
associa o da curva da bomba com a curva caracter stica do sistema para v rios tipos de recalque
Associação da curva da bomba com a curva característica do sistema para vários tipos de recalque
slide14

A curva do sistema é obtida somando-se as vazões das duas tubulações para a mesma altura manométrica

Para Q < Q3, apenas R2 será abastecido. Para vazões maiores, as tubulações funcionam como se estivessem em paralelo sob a mesma Hman

Q3

n mero de conjuntos elevat rios
Número de conjuntos elevatórios
  • Análise técnica: quantidade de conjuntos motor-bomba é função das vazões envolvidas e de suas variações e dos equipamentos disponíveis no mercado
  • Análise econômica: considerando os custos das obras civis e equipamentos a serem adquiridos, incluindo-se a operação e a manutenção do sistema
n mero de conjuntos elevat rios1
Número de conjuntos elevatórios
  • Recomendações:
  • Pequenas elevatórias: duas bombas iguais, cada uma devendo estar apta para atender a Qmáx prevista (1 + 1reserva)
  • Elevatórias maiores: mínimo de 3 bombas, que podem ser iguais, devendo duas quaisquer, poder atender a Qmáx prevista (mesmo no caso de bombas diferentes = 2 + 1 reserva)
  • Elevatórias de grande porte: várias unidades de recalque
  • Deve-se garantir uma reserva instalada que corresponda a, pelo menos, a cerca de 25% da capacidade total (Tsutya, 2006)
  • Em elevatórias de pequeno porte, estas reservas devem ser superiores a 50%
exerc cios
Exercícios
  • Bombas
  • NPSH
slide18
A bomba deverá recalcar uma vazão de 30 m3/h com uma rotação de 1750 rpm e, para etsa vazão, o NPSH requerido é de 2,50. A instalaçào está na cota de 834,50 m e a temperatura média da água é de 20oC. Considere que a folga para o NPSHd deva ser de 35%, determine o o comprimento de X. D = 75 mm, C = 150, considere válvula de pé com crivo e joelho com 90o (soma dos comprimentos equivalentes igual a 30,7m)
no es sobre motores el tricos
Noções sobre motores elétricos
  • Motor elétrico é a máquina destinada a transformar energia elétrica em mecânica
  • Utilizado para o acionamento das bombas
no es sobre motores el tricos2
Noções sobre motores elétricos
  • Motor síncrono:
  • Tem rotação constante determinada pela frequência e número de pólos. A rotação é dada por:
  • rpm = número de rotação por minuto
  • f = freqüência da corrente
  • n = número de pólos
  • Utilização no acionamento de bombas que exigem grandes potências e baixas velocidades (pot = 5000 CV, +- 16 pólos).
  • Devido a sua maior eficiência, o dispêndio com energia elétrica em grandes instalações, passa a ter significativo valor na economia geral do sistema
  • O custo inicial elevado e a fabricação ainda restrita no Brasil
no es sobre motores el tricos3
Noções sobre motores elétricos
  • Motor assíncrono:
  • a velocidade de rotação não coincide exatamente com a velocidade de sincronismo. Há uma ligeira redução na rotação, devido à carga, da ordem de 3 a 5%, em que é conhecida por escorregamento
  • Motor assíncrono com rotor de gaiola
    • Mais utilizado nas pequenas e médias instalações de bombeamento (até mesmo em grandes)
    • 90% dos motores fabricados são deste tipo
    • Usado para acionamento de bombas de rotação constante
    • Rendimento elevado
no es sobre motores el tricos4
Noções sobre motores elétricos
  • Motor assíncrono:
  • Motor assíncrono com rotor bobinado
    • Utilizado para o acionamento de bombas com rotação variável e possui enrolamento no rotor
    • Está sendo substituído por motor de indução assíncrono com o uso de variador de rotação do tipo inversor de frequência, por ser mais simples e confiável
pot ncia de motores para o acionamento de bombas
Potência de motores para o acionamento de bombas
  • A potência elétrica fornecida pelo motor que aciona a bomba, sendo m seu rendimento global, é dada por:
  • Rendimento:
  • O motor elétrico absorve energia elétrica da rede de alimentação e a transforma em energia disponível no eixo
  • Pm – potência mecânica disponível no eixo
  • Pe – potência elétrica que o motor retira da rede
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