Baixe Classificação e Caracterização de Bombas: Tipos, Eficiências e Perdas de Carga e outras Notas de aula em PDF para Energia, somente na Docsity!
2) Classificação das Bombas
æ Bombas de deslocamento positivo; æ Turbobombas; æ Bombas especiais.
2.1) Classificação de acordo com o número de rotores
æ Simples estágio; æ Múltiplo estágio.
Obs: existem outras formas de classificação!
de fluxo axial 1 estágiomultiestágio rotor fechadorotor aberto
passo fixo passo variável
Bombas centrífugas
de fluxo radial(centrífugas) sucção única
rotor aberto rotor fechado dupla sucção
rotor fechado
de fluxo periférico1 estágio multiestágio
alternativas^ pdiafragmaistão
rotativas
pistão
Bombas de deslocamento
lóbulo engrenagem parafuso
3) Características das bombas mais empregadas
æ Impelem uma qtde definida do fluido em cada golpe ou volta do dispositivo. Esta categoria é dividida em bombas alternativas (vai-e-vem) de pistão e bombas rotativas.
3.1) Bombas de deslocamento positivo
Bomba de diafragma
æ As bombas alternativas imprimem ao fluido as pressões mais elevadas dentre todos os tipos de bombas, porém possuem uma capacidade pequena.
æ São recomendadas para bombeamento de óleo e fluidos que não contenham abrasivos (danos ao pistão!). São utilizadas também como bombas dosadoras.
3.1.1) Bombas alternativas ( cont. )
æ Nas bombas rotativas, o fluido retido no espaço entre os dentes (palhetas) é deslocado de modo contínuo pelo movimento de rotação desde a entrada até a saída da bomba.
3.1.1) Bombas rotativas
Bomba de Engrenagens Bomba helicoidal
æ São caracterizadas por possuir um dispositivo rotatório dotado de pás ( rotor ), que comunica aceleração à massa líquida. Esta aceleração não possui a mesma direção e sentido do movimento do líquido em contato com as pás. æ As turbobombas necessitam de um outro dispositivo, o difusor , onde é feita a transformação da maior parte da elevação da energia cinética em energia de pressão.
3.1.1) Turbobombas
Tipos de rotores:
Fechado : Para líquidos que sem partículas em suspensão
Semi-aberto: Incorpora uma parede no rotor para prevenir que
matéria estranha se aloje no rotor e interfira na operação.
Aberto: Palhetas montadas sobre o eixo. Vantagem: líquidos
com sólidos em suspensão. Desvantagem: sofrer maior
desgaste.
3.1.2) Bombas centrífugas axiais (propulsoras)
æ O movimento geral do líquido se dá na direção paralela ao do eixo de rotação.
æ Aplicações: até | 200.000 m^3 /h e alturas de elevação de até mais de 40 m.
3.1.3) Bombas centrífugas diagonais (fluxo misto)
æ O movimento geral do líquido se dá na direção inclinada em relação ao do eixo de rotação.
æ Aplicações: vazões altas e alturas de elevação pequenas e médias.
3.1.4) Outra classificação para turbobomba
æ As turbobombas são classificadas segundo a velocidade de rotação específica , que relaciona três dos principais fatores característicos: _vazão, altura manométrica_* e a rotação.
æ A velocidade de rotação específica é a velocidade, em rpm, que uma bomba teórica, geometricamente semelhante á bomba real, operaria com o máximo de eficiência, se fosse projetada para descarregar 1 gal/min, contra uma altura útil de elevação de 1 ft.
ALTURA MANOMÉTRICA (H) :
É uma forma de expressar a energia que a unidade de peso de líquido adquire em sua passagem pela bomba. É, em geral, expressa em metros de coluna de fluido (m.c.f) ou, se o fluido for água, em metros de coluna de água (m.c.a) ou simplesmente (m)
4) Seleção do tipo e tamanho da bomba
4.2) Tamanho da bomba
æ Para se determinar o TAMANHO DA BOMBA e confirmar a escolha do tipo é necessário entrar com os valores de altura manométrica ( H ) ou pressão ( P ) e da vazão ( Q ) nos catálogos de fabricantes. æ A escolha do tamanho (modelo) de uma bomba de deslocamento positivo é feita por meio de tabelas ou gráficos que fornecem: Pmáx e Qmáx de cada modelo.
4.2) Tamanho da bomba
æ A Tabela 1.1 apresenta especificações de cinco modelos de bombas de diafragma (simplex, deslocamento positivo).
Exemplo de especificação
Deseja-se alimentar, a uma vazão de 800 cm^3 /h, um pequeno reator pressurizado que trabalha a 98 kgf/cm^2.
æ Dos modelos disponíveis na Tabela 1.1 recomenda-se o M-4 , uma vez que a pressão necessária (98) é inferior a máxima fornecida pela bomba (136) e a vazão desejada (800) é inferior à máxima conseguida por este modelo.
Após o “enquadramento deve-se recorrer às curvas correspondentes, fornecidas pelo fabricante.
A curva do modelo especificado fornece várias informações:
Diâmetro do rotor (I)
Eficiência (K)
Potência do motor (P)
Exemplo: Q = 6 m^3 /h e H = 8 m Modelo32-
32-
H(m)
Q(m^3 /s) Q(m^3 /s)
32- H(m)
Hs
140
150 0,
8
æ Temos: diâmetro do rotor (I) de 150 mm ( curva acima do ponto Q=6 e H=8 ); rendimento (K) de 53,5% ( na curva do diâmetro escolhido ); altura máxima de sucção ( Hs ) de 6, m; e motor de 0,5 c.v.
5) Cálculo da altura manométrica (H)
æ O escoamento do fluido na tubulação de sucção (entre o poço e a entrada da bomba) e na de recalque (da boca de saída da bomba até o ponto de descarga) e no conjunto moto-bomba pode ser considerada permanente e uniforme, portanto, sendo válidas as Equações de Bernoulli (conservação de energia) e da Continuidade, para o cálculo da altura manométrica.
æ Uma breve revisão: aplicando-se o balanço de energia mecânica entre dois pontos do sistema de escoamento.
Diagrama de um sistema de escoamento impulsionado por uma bomba
æ Geralmente se escolhem os pontos de entrada e a saída. Na figura abaixo correspondem aos números 1 e 2:
1
2
Trabalho agregado
Energia final do fluido
Energia inicial do fluido
Energia de = - + atrito
1 f
2 1 1 2
2 (^2 2) Z E 2 g
P v Z 2 g
P v W ∏
π
ß J
π
ß J
9 Nesta equação, cada um dos termos tem dimensão de comprimento ou altura. É usual encontrar o balanço de energia expresso dessa forma na literatura sobre bombas. 9 Também é comum na literatura especializada a adoção de “ lw ” para a representação da variação da energia devida ao atrito (Ef).
H 2 H 1
W Hprojeto H 2 H 1 E f
A altura de projeto é o trabalho que deve ser fornecido ao fluido para obter-se a vazão de projeto.
: altura de pressão ou piezométrica (m.c.f.) – pressão absoluta exercida na base de uma coluna de fluido com altura. z: altura estática (m) – a partir de um referencial arbitrário (“ datum ”) : altura cinética ou de velocidade – “perda” de energia que a unidade de massa deve sofrer de uma altura vertical no campo gravitacional para que, partindo do repouso, atinja a velocidade v. W : energia por unidade de peso fornecida ao fluido pela bomba (m). Ef (ou lw): perda de carga por atrito (m) – energia por unidade de peso perdida no trecho da tubulação em estudo.
J P
g v 2
2
æ Onde:
Datum : linha de referência LC : sistema de controle (não detalhado) para manter o nível de líquido cte.
æNa Figura a seguir queremos determinar a energia por unidade de peso ( H ) que a bomba deve fornecer para deslocar um fluido a uma dada velocidade de um reservatório até o outro.
Za
Zb
Zc 1 1’
2’
s
d Datum
2
5.1) Balanço Energético (Equação de Bernoulli)
æ Aplica-se um B.E. para se calcular a (energia/un. peso) para transportar o fluido (H) através da tubulação, vencendo o desnível geométrico e a resistência (perda de carga).
(1)
a) BE entre os pontos: 1 e s
1 ' s
W
S
s
s
c
1 l
2 g
v
z
P
W
2 g
v
z
P
J
J
w
2 2 2
2
2 1 1
(^1) l 2 g
v Z
P
W
2 g
v Z
P
J
J
Nota: o sinal dos termos “Z” dependerá do referencial
æ A altura manométrica total do sistema (H) é definida como a diferença entre a altura manométrica de descarga e a de sucção. H = Hd - Hs (5)
æ Substituindo as Eq. (2) e (4) em (5):
2 g
v v z
P P
H
2 s
2 d b d s J
Ou, ainda:
c b a wd w s l l g
v v z z z P P H 2 2 ' 1 '
2 1 2 2 1 2 J
w (^) d w s l l g
v v z
P P
H
2 1
2 2 21 2 1
J
(7)
æ A Eq. (7) é utilizada na determinação da altura manométrica na fase de projeto da instalação – seleção da bomba. æ A Eq. (6) é empregada quando a instalação já está executada e dispõe-se de um manômetro no ponto d e um vacuômetro no ponto s.
Lembrando: Pabs = Pman + Patm então a Eq. 6:
2 g
v v z
P P P P
H
2 s
2 d b
man atm atm vac∏ π
ß J
J
π
ß J
J
(8)
ou
2 g
v v z
P P H
2 s
2 d b
man vac∏ π
∑ ® ©
ß J
J
(9)
c) BE entre os pontos: d e s
Wd s
2 d b d
2 s s s (^) l 2 g
v z P W 2 g
v z P J J ^ ^
(10)
æ Para analisar o termo referente ao trabalho precisamos resgatar o conceito de eficiência (K).
æ A relação entre a energia ou trabalho útil produzido por um sistema e o trabalho consumido por ele é chamado eficiência.
consumido
útil W
W K
æ No caso de bombas centrífugas temos vários “tipos” de eficiências.
Potência elétrica
Motor elétrico Bomba Potência no eixo
Potência útil
Fluido pressurizado
W e W ei W u
Eficiência da bomba ou mecânica: eixo
mec (^) W
Wu K
e
eixo W
W K e
e
g (^) W
Wu K Kmec òKe
Eficiência elétrica:
Eficiência global:
