Bombas CURVAS CARACTERSTICAS A curva caracterstica de desempenho

Bombas

CURVAS CARACTERÍSTICAS • A curva característica de desempenho de uma bomba mostra a variação da altura manométrica com a vazão. • São também usualmente apresentadas as curvas relativas ao rendimento, a potência de eixo, NPSHN, a velocidade (em rpm), e outras informações como o tamanho da bomba e o tipo, tamanho do impulsor, etc.

CURVAS CARACTERÍSTICAS • As curvas são construídas para uma velocidade constante (rpm) e um determinado diâmetro de impulsor (ou série de diâmetros). • Toda curva característica é feita para bombear água fria limpa e não se aplica necessariamente ao bombeamento de outros líquidos. • No caso de líquidos viscosos a localização da curva característica, assim como a curva de rendimento sofre alterações.

http: //www. nzifst. org. nz/unitoperations/flflapps 3. htm#centrif

CURVAS CARACTERÍSTICAS • A seleção é feita de modo que o funcionamento esteja próximo à situação de melhor rendimento. • As curvas características servem para descrever as condições operacionais de uma bomba e permitem relacionar a variação de altura manométrica com a vazão a uma velocidade constante.

CURVAS CARACTERÍSTICAS • Altura Manométrica (Hm): medida de altura de uma coluna de líquido que a bomba poderia criar resultante da energia cinética que a bomba dá ao fluido. H = Hm • A principal razão para usar altura ao invés de pressão para medir a energia de uma bomba centrífuga é que a pressão variará dependendo da densidade do fluido, mas a altura permanecerá a mesma.

CURVAS CARACTERÍSTICAS • http: //www. lawrencepumps. com/images 04/news_05_11_curve 1. gif

http: //www. nzifst. org. nz/unitoperations/flflapps 3. htm#centrif

Curvas características do sistema • A curva de resistência do sistema ou curva de carga do sistema é a variação no fluxo relacionada à carga do sistema. • Ela deve ser desenvolvida pelo usuário com base nas condições de serviço. • Considerar : lay-out físico, condições de processo e características do fluido.

Curvas características do sistema • A curva de carga do sistema representa a relação entre a vazão e as perdas hidráulicas. • As perdas por fricção variam com o quadrado da taxa de fluxo, logo a curva do sistema tem a forma parabólica. • As perdas hidráulicas em sistemas de tubulação são compostas de perdas por fricção no tubo, válvulas, acessórios. .

Curvas características do sistema • Considerando : Δ P = 0 ; Δ V = 0 ; H = Δ X + h. R Δ X = Hg Δ h = h. R H = Hm = Hg + Δ h Hm = altura manométrica de elevação. Hg = altura geométrica ou estática de elevação. Δ h = soma das perdas de carga verificadas na tubulação.

Curvas características do sistema • • • 1. Altura Geométrica. Hg = Xr – Xs 2. Perda de Carga Δ h = Δ hs + Δ hr Δ hs = perda de carga na sucção; Δ hr = perda de carga no recalque.

Curvas características do sistema • a) Altura Geométrica Nula (Hg = 0): Hg = 0 ( Xs = 0, Xr = 0)

Curvas características do sistema • b) Curva Típica (Hg > 0) •

Curvas características do sistema • c) Sistema por Gravidade (Hg < 0)

? ? Ponto de operação ? ? • http: //www. dpi. nsw. gov. au/__data/ass ets/image/0003/165360/curve-2. gif

Ponto de operação • Os pontos sobre a curva característica da bomba representam condições reais de operação. • A altura manométrica em Q=0 é igual a Hm • A altura que se consegue bombear vai diminuindo progressivamente até o ponto de trabalho PT • O ponto de cruzamento das duas curvas (da bomba e do sistema) define o ponto de operação da bomba !!!

Ponto de operação • http: //www. tpub. com/content/doe/h 1012 v 3/img/h 1012 v 3_74_2. jpg

NPSH • NPSH (Net Positive Sucion Head). - Carga líquida positiva de sucção • As bombas cinéticas para operarem satisfatoriamente, requerem líquidos livres de vapor na linha de sucção, à entrada do rotor. • Se a pressão dentro da bomba cai abaixo da pressão de vapor do líquido, haverá a formação de bolhas de vapor nesse local.

Cavitação • Por causa do rápido aumento da pressão dentro da bomba, as bolhas se fundem em uma dada zona com ausência de líquido. • Este fenômeno é chamado cavitação (de cavidades) e pode reduzir a eficiência da bomba causando ruído, vibrações, fratura do rotor, da carcaça, etc.

NPSH • O NPSH é a carga total no bocal de sucção da bomba, menos a pressão de vapor (Po) do líquido à temperatura de bombeamento.

NPSHD • Ignorando o efeito cinético e considerando o sistema aberto para a atmosfera. . .

NPSHN = NPSHR • A curva ------fornece o valor do (NPSH)N • Cada ponto da operação indica o valor mínimo de NPSHR necessário para não haver problemas na sucção. http: //www. irrigationcraft. com/images/NPSHr%20 Demo%20 Curve. jpg

NPSH a fim de evitar que a vaporização ocorra. . . • A igualdade entre o (NPSH)D e o (NPSH)N, indica uma situação limite, com início de cavitação. • É comum adicionar-se, por motivo de segurança 0, 5 a 1, 0 m. CL ao (NPSH)N.

Altura Máxima de sucção (zm) • Determinada a partir da análise de um sistema de recalque onde o fluido deve ser captado em um reservatório que normalmente está situado abaixo do eixo da bomba. • Para que não ocorra o problema da vaporização do fluido podemos determinála a partir da equação de cálculo do NPSHD.

Altura Máxima de sucção = zm • Considerando o sistema operando a pressão atmosférica e definindo Xs = - zm temos:

Altura Máxima de sucção • Considerando a igualdade entre o (NPSH)D e o (NPSH)N (situação limite). . . • A partir do valor calculado de zm é possível verificar se o sistema irá operar com ou sem cavitação. • A cavitação deve ser evitada aproximando-se a bomba da captação ou modificando o sistema de bombeamento (bomba e tubulações).

Temperatura X Pressão de vapor da água T(o. C) Pressão (mca) 5 10 0, 09 0, 12 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0, 24 0, 43 0, 75 1, 25 2, 02 2, 17 4, 82 7, 14 10, 33

Funcionamento ideal de bombas • Exigências básicas. . . 1. A primeira exigência é que nenhuma cavitação ocorra ao longo da grande faixa operacional da bomba 2. A segunda exigência é que um fluxo contínuo mínimo seja sempre mantido, durante a operação.

Funcionamento ideal de bombas • Condições desfavoráveis. . quando a bomba é operada a baixas vazões. . . • • • Grandes vazamentos na carcaça, no lacre, e na caixa de recheio Deflexão e cisalhamento de eixos Travamento do mecanismo interno da bomba Cavitação Degradação da qualidade do produto Estocadas hidráulicas excessivas • Quebra prematura de mancais

Importante. . . • A seleção e o dimensionamento correto não só eliminam as chances de cavitação e operação a baixa vazão, mas também diminuem significativamente os seus efeitos prejudiciais. • . . . efetuar cuidadosa análise técnica e econômica. . . • O dimensionamento do diâmetro das tubulações deve ser feito considerando valores de velocidade consagrados pela prática. . . • 1, 0 a 2, 5 m/s para sucção de água em bombas, • 2, 0 a 3, 0 m/s em instalações industriais.

Altura Máxima de sucção zm Aplicação 2 • Um poço fornecerá água a 20 o. C a uma vazão de 15 m 3/h contra uma altura de 13, 3 m. CL, com um desnível de 6, 40 m entre a borda do poço e o nível da água. • As perdas na sucção somam 2, 26 m. CL e o NPSH fornecido pelo fabricante é 0, 7 m. CL. 1 - Calcule zm e determine se é possível fazer o deslocamento do fluido. 2 - Calcule o NPSHD 3 - Caso a margem de segurança padrão for de 0, 8 m. CL ainda é possível operar o sistema. Considere o sistema operando ao nível do mar.

• Exercício em grupo na próxima aula. . . • Obrigado pela atenção ! • Prof. José Miguel Müller