Eficiência Energética Eficiência energética em sistemas de ...professor.unisinos.br/mhmac/Efi...

Eficiência energética em sistemas de bombeamento

Setembro, 2017

Eficiência Energética

São máquinas onde a movimentação do líquido é produzida por forças que se desenvolvem na massa líquida, como consequência da rotação de um rotor (ou impelidor), que contém um determinado número de pás.

Bombas

As bombas podem ser classificadas de acordo com a forma do impelidor:

� Fluxo radial: o formato do impelidor impõe um escoamento em um plano perpendicular ao eixo de rotação;

� Fluxo misto: o formato do impelidor impõe um escoamento simultâneo nas direções axial e radial;

� Axial: o escoamento é predominantemente na direção paralela ao eixo do impelidor.

Classificação das bombas

Classificação das bombas

Classificação das bombas

As bombas podem ser classificadas de acordo com o modo de entrada de líquido no impelidor:

� Sucção simples: a entrada de líquido acontece em apenas um lado do impelidor;

� Sucção dupla: a entrada de líquido acontece em ambos os lados do impelidor. Para um mesmo ∆Hproduzido pela bomba, a vazão é o dobro da vazão de uma bomba com sucção simples.

Classificação das bombas

Classificação das bombas

As bombas podem ser classificadas de acordo com o número de impelidores em uma mesma carcaça:

� Um estágio: a bomba possui apenas um impelidor;

� Múltiplos estágios: a bomba possui mais de um impelidor no mesmo eixo. A finalidade de uma bomba de múltiplos estágios é aumentar a pressão do sistema para uma mesma vazão.

Classificação das bombas

Um estágio Múltiplos estágios

Classificação das bombas

As bombas podem ser classificadas de acordo com a orientação do eixo do impelidor:

� Bomba horizontal: o eixo do impelidor encontra-se na posição horizontal;

� Bomba vertical: o eixo do impelidor encontra-se na posição vertical.

Classificação das bombas

Eixo horizontal

Eixo vertical

Classificação das bombas

As bombas podem ser classificadas de acordo com o tipo de impelidor :

� Impelidor fechado: as pás estão confinadas entre dois discos, o dianteiro e o traseiro;

� Impelidor aberto: as pás são fixadas apenas no cubo do eixo;

� Impelidor semi aberto: possui apenas um disco onde as pás são fixadas.

Classificação das bombas

Impelidor fechado Semi aberto Impelidor aberto

Classificação das bombas

� Os impelidores fechados são utilizados com fluidos limpos. O rendimento é maior que para os demais impelidores. É a escolha recomendada se as condições de obstrução do impelidor não forem severas.

� Impelidores abertos e semi-abertos para fluidos sujos ou viscosos. O rendimento dos semi-abertos é inferior aos impelidores fechados e maior que os impelidores abertos.

� O desgaste apresentado pelos fechados também é inferior aos demais.

Altura geométrica de sucção (Hs): diferença de elevação entre o centro do eixo da bomba e o nível de líquido do reservatório de sucção.

Alturas

Hs

Altura geométrica de descarga (ou recalque) (Hd): diferença de elevação entre o centro do eixo da bomba e o nível do líquido no reservatório de descarga;

Alturas

Hd

Altura geométrica total (Ho): diferença de elevação entre os níveis do líquido nos reservatórios de sucção e descarga.

Alturas

Ho

Altura estática total (Hest)

Alturas

Hog

PPH

g

PPH o

sroest H

ρρ14 −+=−+=

Altura total (Ht):

Alturas

Ho

zg

V

g

PHt ++=

2

2

ρ

Condições particulares: a velocidade do líquido nos reservatórios pode ser considerada desprezível.

Alturas

Ho

[mca] 2

21

2414

pot HgVV

gPP

H H +−+−+=ρ

Hp – altura referente às perdas de carga nas linhas de sucção e descarga, função de V2.

Condições particulares: Reservatórios de sucção e descarga abertos � P1 = P4 =0 (pressão manométrica).

Alturas

[mca] 2

4321

21

2414

)(p)(popot HHHHgVV

gPP

H H −− ++=+−+−+=ρ

Condições particulares: reservatórios abertos e bomba afogada (reservatório de sucção acima da linha média da bomba).

Alturas

[mca] 2

4321

21

2414

)(p)(popot HHHHgVV

gPP

H H −− ++=+−+−+=ρ

Pontos de operação que apresentam o mesmo rendimento.

Pontos homólogos

Pontos de operação que apresentam o mesmo rendimento.

onde Q é a vazão (m3/h); H é a altura (m) e P é a potência (kW)

Pontos homólogos

1

2

1

2

NN

QQ =

2

1

2

1

2

=

NN

HH

3

1

2

1

2

=

NN

PP

Pontos de operação que apresentam o mesmo rendimento.

Pontos homólogos

Faixa de aplicação:

Controle de capacidade por estrangulamento da válvula na descarga.

Controle de capacidade da bomba

Exemplo: controle de capacidade com ajuste de rotação da bomba.

Controle de capacidade da bomba

F1 ponto de operação normal

F2 ponto de operação corrigido para uma nova vazão

Potência elétrica da bomba

mb)F(el

HgQP

ηηρ 22

2 =

ηb rendimento da bomba;ηm rendimento do motor.

WsJ

sNm

ms

m

s

m

m

kgP )F(el ====

3

232

Exemplo: controle de capacidade com ajuste de rotação da bomba.

Controle de capacidade da bomba

F1 ponto de operação normal

F2 ponto de operação corrigido para uma nova vazão

F3 ponto de operação com nova rotação n`

Potência elétrica economizada:

( )mb

)F()F(elQHHg

Pηη

ρ 23232

−=→

Exemplo: controle de capacidade com by-pass. Parte da vazão bombeada volta para a sucção da bomba ou para o reservatório de sucção.

Utilizado para que a bomba não opere próximo a vazão mínima.

Controle de capacidade da bomba