Sistemas Elevatórios

Sistemas Elevatórios

Aula 17

Instalação, Utilização e Manutenção

Transporte da Bomba Através do Flange de Recalque

Transporte do Conjunto Moto-Bomba

Cuidar para que o protetor de acoplamento e os chumbadores não se danifiquem ou extraviem durante o transporte.

Assentamento da Base

Nivelamento da Base

Enchimento da Base com Concreto

Execução com Calços de Regulagem

Alinhamento do Acoplamento

Controle Radial Controle Axial

Sucção Negativa

Sucção Positiva

a) Somente após completada a cura do concreto de enchimento da base é que a tubulação deve ser conectada ao flange da bomba;

b) A tubulação de sucção, tanto quanto possível deve ser curta e reta, evitando perdas de carga e totalmente estanque impedindo a entrada de ar;

Recomendações para Tubulação de Sucção

c) Para que fique livre de bolsas de ar, o trecho horizontal da tubulação de sucção, quando negativa, deve ser instalado com ligeiro declive no sentido bomba-tanque de sucção. Quando positiva, o trecho horizontal da tubulação deve ser instalado com ligeiro aclive no sentido bomba-tanque de sucção;

d) O diâmetro nominal do flange de sucção não determina o diâmetro nominal da tubulação de sucção. Para fins de cálculo do diâmetro ideal, como referencial, a velocidade pode ser estabelecida entre 1,0 e 2,0 m/s;

Recomendações para Tubulação de Sucção

d) Quando houver necessidade de uso de redução, esta deverá ser excêntrica, montada com o cone para baixo, de tal maneira que a geratriz superior da redução fique em posição horizontal e coincidente com a geratriz da flange da bomba. Isto para impedir a formação de bolsas de ar;

e) Curvas e acessórios, quando necessários deverão ser projetadas e instaladas de modo a propiciar menores perdas de carga. Ex.: prefira curva de raio longo ou médio;

Recomendações para Tubulação de Sucção

f) O flange da tubulação deve justapor-se ao de sucção da bomba, totalmente livre de tensões, sem transmitir quaisquer esforços à sua carcaça. A bomba nunca deve ser ponto de apoio para a tubulação. Se isto não for observado poderá ocorrer: desalinhamento e suas conseqüências, trincas de peças e outras graves avarias;

g) Em instalações onde se aplica válvula de pé observar que a área de passagem seja 1,5 vezes maior que a área da tubulação. Normalmente acoplada à válvula de pé deverá existir um crivo, cuja área de passagem livre seja de 3 a 4 vezes maior que a área da tubulação;

Recomendações para Tubulação de Sucção

h) Quando o líquido bombeado estiver sujeito a altas variações de temperatura, deve-se prever juntas de expansão para evitar que os esforços tubulares devidos a dilatação e contração recaiam sobre a bomba;

i) Em sucção positiva é recomendável a instalação de uma válvula para que o afluxo à bomba possa ser fechado quando necessário. Durante o funcionamento da bomba a mesma deverá permanecer totalmente aberta. Sucção com um só barrilete para várias bombas, deve ter uma válvula para cada bomba e a interligação entre o barrilete e a tubulação de sucção deverá ser sempre com mudanças de direção em ângulos inferiores a 45º. Em todos estes casos de uso de válvula de gaveta, a haste da mesma deverá estar disposta horizontalmente ou verticalmente para baixo;

Recomendações para Tubulação de Sucção

j) A fim de evitar turbulência, entrada de ar, areia ou lodo na sucção da bomba, deve ser obedecido na instalação as recomendações dos padrões do Hydraulic Institute (http://www.pumps.org);

k) Verificar o alinhamento do acoplamento após completado o aperto da tubulação, se o mesmo foi feito antes do aperto;

l) A fim de facilitar a montagem da tubulação e a ajustagem das peças, instalar, sempre que necessário, juntas de montagem do tipo Dresser, comum ou tipo especial com tirantes;

Recomendações para Tubulação de Sucção

Recomendações para Tubulação de Recalque

a) Deverá possuir dispositivos para o controle do golpe de aríete, sempre que os valores das sobrepressões provenientes do retorno do líquido em tubulações longas ultrapassar os limites recomendados para a tubulação e a bomba

b) A ligação da tubulação de recalque ao flange da bomba deverá ser executada com uma redução concêntrica, quando seus diâmetros forem diferentes;

Considerar válido para o recalque as recomendações; a, b, f, g, i, l referente a tubulação de sucção.

c) Nos pontos onde houver necessidade de expurgar o ar deverão ser previstas válvulas ventosas;

d) Prever uma válvula, instalada preferencialmente logo após a boca de recalque da bomba, de modo a possibilitar a regulagem adequada da vazão e pressão do bombeamento, ou prevenir sobrecarga do acionador;

Recomendações para Tubulação de Recalque

e) A válvula de retenção quando instalada, deve ser, entre a bomba e a válvula de saída, prevalecendo este posicionamento em relação ao item D.

f) Deve-se prever juntas de montagem para absorver os esforços de reação do sistema, provenientes das cargas aplicadas.

g) Válvulas de segurança, dispositivos de alívio e outras válvulas de operação, afora as aqui citadas, deverão ser previstas sempre que necessárias.

Recomendações para Tubulação de Recalque

Providências para a Primeira Partida

Fixar a bomba e o seu acionador firmemente na base.

Fixar a tubulação de sucção e de recalque.

Conectar e colocar em funcionamento as tubulações e conexões auxiliares (quando houver).

Fazer as ligações elétricas, certificando-se de que todos os sistemas de proteção do motor encontram-se devidamente ajustados e funcionando.

Providências para a Primeira Partida

Examinar o mancal quanto a limpeza e penetração de umidade.

Preencher o suporte de mancal com óleo na quantidade e qualidade conforme as instruções do fabricante.

Verificar o sentido de rotação do acionador, fazendo-a com a bomba desacoplada para evitar operação “a seco” da bomba.

Certificar-se manualmente de que o conjunto girante roda livremente.

Certifique-se de que o alinhamento do acoplamento foi executado;

Montar o protetor de acoplamento;

Escorvar a bomba, isto é, encher a bomba e a tubulação de sucção com água ou com líquido a ser bombeado, eliminando-se simultaneamente o ar dos interiores;

Certificar-se de que as porcas do aperta gaxeta estão apenas encostadas (bombas com gaxeta);

Abrir totalmente a válvula de sucção (quando houver) e fechar a de recalque.

Providências para a Primeira Partida

Supervisão Durante Operação

Ponto de operação da bomba; Corrente consumida pelo motor e valor da tensão

da rede; Pressão de sucção; Vibrações e ruídos anormais; Nível de óleo; Vazamento das gaxetas (se houver).

Semanal

Supervisão Durante Operação

Semestral

Parafusos de fixação da bomba, do acionador e da base.

Alinhamento do conjunto bomba-acionador.

Lubrificação do acoplamento (quando aplicável).

Substituir o engaxetamento se necessário (quando aplicável).

Verificar selo mecânico (quando aplicável), se suas faces não estão desgastadas, arranhada, ou quebradas. Substituir se necessário.

Providências para a Parada da Bomba

Fechar a válvula de recalque.

Desligar o acionador e observar a parada gradativa e

suave do conjunto.

Fechar a válvula de sucção (se houver).

Fechar as tubulações auxiliares (desde que não haja

contra indicações).

Vista Explodida - Bomba com Gaxeta

Vista Explodida - Bomba selo mecânico

Lista de Peças

pext<pv

pv

pext>pv

Formaçãoda bolha

Condensação da bolha

Colapso da bolha (efeito centrípeto)

Sobrepressão (efeito centrífugo)

Cavitação

Fenômeno que consiste na formação de bolhas de vapor (vazios no meio fluido) que ocorre no interior de sistemas hidráulicos.

Formação de cavidades macroscópicas em um líquido, a partir de núcleos gasosos microscópicos

Queda do rendimento;

Aumento da potência de eixo (bombas);

Queda da potência de eixo (turbinas);

Marcha irregular, trepidação e vibração das

máquinas, pelo desbalanceamento que acarreta;

Ruído, provocado pelo fenômeno de implosão das

bolhas.

Características de uma Bomba em Cavitação

Cavitação em perfil hidrodinâmico. (NAOE, Univ. of Tokyo, Japão)

Cavitação

Cavitação

Modelo típico com escoamento Modelo típico de danificação

Turbina Francis Danificada pela Cavitação

Rotor Danificado

Net Positive Suction Head (N.P.S.H) Disponível

Z1 Pa Z

(1)

(2)Z2

v

222

d

p

g2

VpH.S.P.N

Aplicando a Eq. Energia em (1) e (2) tem-se

s2

222

1

211 Hz

g2

Vpz

g2

Vp

5.41

5.40

Net Positive Suction Head (N.P.S.H) Disponível

a1 pp

0g2

V21

0z1

Zz2

sH

(pressão atmosférica, leitura barométrica local)

(nível constante)

(nível constante)

(altura estática sucção)

g2

VpHZ

p 222

sa

s2

222

1

211 Hz

g2

Vpz

g2

Vp

5.42

v

222

d

p

g2

VpH.S.P.N

sva

d HZpp

H.S.P.N

5.43

sva

d HZpp

H.S.P.N

5.44

(N.P.S.H) Requerido

D=145mm

D=174mm

Q (m3/h)

N.P

.S.H

r(m

) 987654321

5 10 15 20 25 30

(N.P.S.H) Requerido

Q (m3/h)

N.P.S.H (m)Requerido

Disponível

Q Qmáx

Folga

rd H.S.P.NH.S.P.N 5.45

m50,0H.S.P.NH.S.P.N rd

A

Determinação da Máxima Altura Estática de Sucção

sva

rmáx Hpp

H.S.P.NZ 5.46

Determinação da pa e pv

)a.c.m(1000

h081,07606,13

pa

5.47

T(0C) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

pv/ 0,09 0,13 0,17 0,24 0,32 0,43 0,57 0,75 0,98 1,25

Coeficiente de Cavitação de Thoma

5.482

v

V

)pp(2

Possibilidade cavitaçãovpp

vpp Possibilidade cavitação

Coeficiente de Cavitação de Thoma

sca

2c HZ

pp

g2

V

5.49

H

hpp

gH2

V sca

2c

5.50

H

HZpp

H

H.S.P.N sva

5.51

3/4s

4c N100,2 5.52

sca

cmáx Hpp

HZ 5.53

Cavitação em Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis e Kaplan no Brasil

CEPEL (Centro de Pesquisa de Energia Elétrica da

Eletrobrás), mostraram que os gastos com a

recuperação das turbinas hidráulicas no Brasil foram da

ordem de US$ 13,000,000.00 (treze milhões de

dólares),

Fonte: http://www.eln.gov.br/ERLAC.htm

Cavitação em Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis e Kaplan no Brasil

Perda dos perfis das pás rotoras, devido a sucessivas intervenções para reparos, principalmente quando não se dispõe de gabaritos para a reconstituição do perfil;

Perda dos perfis das palhetas diretrizes;

Rugosidade excessiva;

Operação fora das faixas garantidas, isto é, com carga parcial ou com sobrecarga;

Principais fatores que levam estas turbinas a cavitar poderão ser os abaixo relacionados (individuais ou em conjunto) :

Fonte: http://www.eln.gov.br/ERLAC.htm

Cavitação em Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis e Kaplan no Brasil

Desconjugação das palhetas diretrizes com as pás rotoras;

Características da água do reservatório;

Operação com altura de sucção inferior a mínima prevista;

Projeto de perfis inadequados;

Sucção da unidade subestimada;

Proteção insuficiente das áreas sujeitas a severa cavitação, previstas nos ensaios de modelo em escala reduzida.

Principais fatores que levam estas turbinas a cavitar poderão ser os abaixo relacionados (individuais ou em conjunto) :

Fonte: http://www.eln.gov.br/ERLAC.htm

Exemplo 5.6A bomba mostrada na figura a seguir recalcar uma vazão de 30m3/h com uma rotação de 1750rpm e, para esta vazão, o N.P.S.H requerido é de 2,50m. A instalação esta na cota 834,50m e a temperatura média da água é de 200C. Determinar o valor do comprimento x para que a folga entre o N.P.S.H disponível e o requerido seja de 3,80m. Diâmetro da tubulação 3”, material da tubulação P.V.C rígido, coeficiente de rugosidade da fórmula de Hazen-Williams C=150. Na sucção, existe uma válvula de pé com crivo e um joelho de 900.

X

833,10

0,50m 834,50

Exemplo 5.6m80,3NPSHH.S.P.N rd

m50,2H.S.P.N r m30,5H.S.P.N d

ca.m42,91000

50,834081,07606,13

pa

a.c.m24,0pv

m4,11,8335.834Z

)a.c.m(1000

h081,07606,13

pa

Exemplo 5.6

sva

d HZpp

H.S.P.N

sH4,124,042,93,6 m48,1Hs

m7,30Le Joelho 900

Válvula de pé

3"diâmetro 150C

s/m1033,8h/m30Q 333

85,14 Q10017,3J

m100/m293,41033,810017,3J85,134

m27,3x50,0x7,30100

293,448,1LJH totals

Exemplo 5.7Qual é a rotação específica Ns de uma bomba centrífuga que recalca 200l/s sob uma carga (altura total de elevação) de 37,5m a 1760rpm? Determine a altura total de elevação e a capacidade de vazão desta bomba operando a 1480rpm, na mesma condição de eficiência. Especifique, em cada caso, a máxima altura total de sucção hs possível, se o coeficiente de cavitação crítico vale c=0,22. Assuma que a pressão atmosférica local corresponde a 9,62m.c.a e a pressão de vapor da água 0,20m.c.a

4/3s H

Qn65,3N 6,189

5,37

20,0176065,3N

4/3s Centrífuga rápida

m5,26H1480

1760

H

5,372

2

2

s/m168,0Q

1480

1760

Q

20,0 32

2

Exemplo 5.7

m17,1h5,37

h20,062,922,0 smáx

smáxc

m59,3h5,26

h20,062,922,0 smáx

smáxc

H

HZpp

sva

Custos do Sistema de Esgotamento Sanitário

Estação Elevatória1%

Tratamento15%

Coletor tronco Interceptor e Emissário10%

Rede e Ligação74%

CuriosidadeCuriosidade

Custo de Implantação das Redes Coletoras de Esgotos

Custo Total(100%)

Implantação daObra

(3,8 %)

Canteiro e locação

Tapumes e sinalização

Passadiços

0,6 %

2,1 %

1,1 %

Valas(61,2 %)

Levantamento de pavimento

Escavação

Escoramento

Reaterro

1,3 %

10,6 %

38,8 %

10,5 %

Assentamentode tubulações

(25,1 %)

Transporte

Assentamento

Poços de visita

Ligações prediais

Cadastro

0,4 %

4,1 %

15,5 %

4,6 %

0,5 %Serviços

Complementares

(9,9 %)

Lastros e bases adicionais

Reposição do pavimento

Recomposição de G.A.P.

0,7 %

9,2 %

0,1 %