Tema 2 Turbo mquina Hidrulicas 2 1 Definio

Tema 2: Turbo máquina Hidráulicas, 2. 1 Definição Máquinas Hidráulicas -são máquinas que trabalham fornecendo, retirando ou modificando a energia do líquido em escoamento. 2. 1. 1 Tipos de Máquinas Hidráulicas Bombas- são máquinas fornecem energia aos fluidos. Esta energia pode ser na forma de pressão, energia cinética ou potencial. Turbinas (motores)-são máquinas que retiram energia de fluidos e convertem-na em energia mecânica.

2. 2 Classificação de Bombas • Turbo-Bombas, Hidrodinâmicas ou Rotodinâmicas - são máquinas quais a movimentação do líquido é desenvolvida por forças que se desenvolvem na massa líquida em conseqüência da rotação de uma peça interna (ou conjunto dessas peças) dotada de pás ou aletas chamada de roto; • Volumétricas ou de Deslocamento Positivo - são aquelas em que a movimentação do líquido é causada diretamente pela movimentação de um dispositivo mecânico da bomba, que induz ao líquido um movimento na direção do deslocamento do citado dispositivo, em quantidades intermitentes, de acordo com a capacidade de armazenamento da bomba, promovendo enchimentos e esvaziamentos sucessivos, provocando, assim, o deslocamento do líquido no sentido previsto.

Exemplos de bombas rotodinâmicas: bombas centrífugas.

• Exemplos de bombas volumétricas: bombas êmbolo ou alternativas e as rotativas

2. 3 Bombas Centrífugas - são bombas hidráulicas que têm como princípio de funcionamento a força centrífuga através de palhetas e impulsores que giram no interior de uma carcaça estanque, jogando líquido do centro para a periferia do conjunto girante.

Componentes de Bombas Centrífugas Rotor - que é um conjunto de palhetas que impulsionam o líquido através da voluta, é fixado no eixo da bomba.

carcaça - é a parte da bomba onde, no seu interior, a energia de velocidade é transformada em energia de pressão, o que possibilita o líquido alcançar o ponto final do recalque. É no seu interior que está instalado o conjunto girante (eixo-rotor) que torna possível o impulsionamento do líquido.

Elementos fundamentais de um sistema de transporte de fluidos

Exprimindo a equação de Bernoulli em unidades de altura e rearranjando-a podemos obter: chamada curva característica da instalação ou simplesmente curva da instalação. Representa a energia necessária para transportar o caudal de fluido desejado na referida instalação. É uma exigência do sistema e não depende da bomba que se usa.

Exercicio 1. Escreva a equação da curva de Instalação para o sistema com os dados abaixo: Hgeo= 20 mm f = 0. 024 Conduta de sucção D = 200 mm Leq=12 m Conduta de pressão D = 150 mm L = 300 m Numero de cotovelos = 8 fcotovelos= 0. 5 Numero de valvulas = 1 fvalvulas=2. 0

Rendimentos de bomba •

Potência solicitada pela bomba - Pb •

Exercicio:

Velocidade específica e lei de afinidades • A velocidade específica serve para caracterizar a rapidez de rotação de um impulsor. Cada forma particular de rotor tem uma velocidade específica típica. Pela análise dimensional pode-se mostrar que: Q – caudal volumétrico por fase m 3/s H – altura de elevação por fase m n – velocidade de rotação rpm ou rps

valores típicos de velocidade específica Bombas radiais lentas: 10 – 40 rpm Bombas radiais rápidas: 40 – 80 rpm Bombas diagonais: 80 – 100 rpm Bombas axiais: 200 – 500 rpm

Alterações nas condições de funcionamento de bombas Variando o número de rotações a que uma bomba funciona altera-se a posição da curva característica da bomba:

Exercicio 1. Uma bomba centrifuga de 20 Hp, 40 L/s e 30 m de altura manométrica está funcionando com 1750 rpm. Quais serão as consequências de uma alteração de velocidade para 1450 rpm. 2. Uma bomba fornece 0. 019 m 3/s contra uma carga de 16. 76 m com uma velocidade rotativa de 1750 rpm. Determine a sua velocidade especifica

3.

Associação de bombas em série e em paralelo • Instalando-se duas ou mais bombas em série, deve-se considerer a soma das Alturas de elevação que caracterizam cada uma das bombas, admitindo-se a mesma vazão unitária.

Se as bombas trabalharem em paralelo, admite-se a mesma altura manométrica, somando-se as vazões das unidades instaladas, desde que não seja alterada a altura manométrica (bombas semelhantes).

Canalização de sucção Caracteristicas de Canalização • Deve ser a mais curta possível, evitando-se ao máximo peças especiais, como curvas, cotovelos, etc. • A tubulação deve ser sempre ascendente até atingir a bomba. Podem-se admitir trechos perfeitamente horizontais. • Sempre que diversas bombas tiverem suas canalizações de sucção ligadas a uma tubulação única ( de maior diâmetro), as conexões deverão ser feitas por meio de Y ( junções), evitando -se o emprego de tês. • A canalização de sucção geralmente tem um diâmetro comercial imediatamente superior ao da tubulação de recalque.

Alturas máximas de sucção

A disposição e o assentamento das bombas

NPSH: Energia disponível no líquido na entrada da bomba A sigla NPSH do ingês “Net Positive Suction Head” é adotada universalmente para designar a energia disponível na sucção, ou seja, a carga positiva e efectiva na sucção. Há dois valores a considerar: • NPSH requerido, que é uma caracteristica hidráulica da bomba, fornecida pelo fabricante; • NPSH disponível, que é uma característica das instalações de sucção, que se pode calcular:

Cavitação Quando a pressão absoluta em um determinado ponto se reduz a valores abaixo de um certo , limite, alcançando o ponto de ebulição da água esse liquido começa a ferver e as condutas ou peças (de bombas, turbinas ou tubulações) passam a apresentar, em parte, bolsas de vapor, ou cavidades preenchidas com vapor, denomina-se cavitação. Sempre que a pressão em algum ponto de uma bomba ou turbina atinge o limite crítico ( pressão de vapor), as condições de funcionamento tornam-se precárias e as máquinas começam a vibrar, em consequência da cavitação

Os efeitos da cavitação transmitem-se para estruturas próximas , reduzindo o rendimento e podendo causar sérios danos materiais às instalações.

Critério adotado para o exame das condições de funcionamento de uma instalação •

Gráfico número de thoma vs velocidade específica

Canalização de recalque. Dimensionamento econômico. Formula de Bresse •

Diâmetro de uma linha recalque

Exercicio Dimensionar a linha de recalque esquematizada na figura abaixo com o critério de economia, calcule a potência do motor para as condições seguintes: Vazão=30 l/s Período de funcionamento=24 horas Altura de sucção = 2. 5 m Altura de recalque=37. 5 m Altura geométrica = 40 m

Informações necessárias a aquisição das bombas 1. Natureza do líquido a recalcar - água limpa, água suja, esgoto, etc. 2. Vazão necessária 3. Altura manométrica -Altura de recalque -Comprimento total do encanamento de recalque -Diâmetro da canalização de recalque. -Peças especiais existentes no encanamento de recalque -Material da canalização de recalque e o estado em que se encontra. -Altura de aspiração

-Comprimento total da canalização de sucção -Diâmetro da canalização da sucção -Peças especiais existentes no encanamento de sucção -Material da canalização de sucção e o estado em que se encontra. 4. Periodo de funcionamento da bomba 5. Corrente eléctrica disponivel no local -Número de fases ( monofásica ou trifásica) -Tensão eléctrica -Ciclagem (50 ou 60 ciclos)

Exercicio

O único fabricante de bombas centrífugas de Chimoio possui dois tipos de impulsores de diâmetros D 1=0. 4 m e D 2=0. 32 m. os pontos de funcionamento óptimos obtidos num ensaio a 300 rpm são respectivamente Q=30 L/s, H=160 m e Q=30 L/s H=100 m. Um cliente seu precisa de uma bomba para elevar um caudal de 25 L/s a uma altura de 70 m usando um motor a 1500 rpm que solução recomendaria ao seu cliente.