If you can't read please download the document
Upload
vanphuc
View
222
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Tema 2: Turbo mquina Hidrulicas,
2.1 Definio
Mquinas Hidrulicas -so mquinas que trabalham fornecendo, retirando ou modificando a energia do lquido em escoamento.
2.1.1 Tipos de Mquinas Hidrulicas Bombas- so mquinas fornecem energia aos fluidos. Esta energia pode ser na forma de presso, energia cintica ou potencial. Turbinas (motores)-so mquinas que retiram energia de fluidos e convertem-na em energia mecnica.
2.2 Classificao de Bombas
Turbo-Bombas, Hidrodinmicas ou Rotodinmicas - so mquinas nas quais a movimentao do lquido desenvolvida por foras que se desenvolvem na massa lquida em conseqncia da rotao de uma pea interna (ou conjunto dessas peas) dotada de ps ou aletas chamada de roto;
Volumtricas ou de Deslocamento Positivo - so aquelas em que a movimentao do lquido causada diretamente pela movimentao de um dispositivo mecnico da bomba, que induz ao lquido um movimento na direo 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 lquido no sentido previsto.
Exemplos de bombas rotodinmicas: bombas
centrfugas.
Exemplos de bombas volumtricas: bombas
mbolo ou alternativas e as rotativas
2.3 Bombas Centrfugas
Bombas Centrfugas - so bombas hidrulicas que
tm como princpio de funcionamento a fora
centrfuga atravs de palhetas e impulsores que
giram no interior de uma carcaa estanque, jogando
lquido do centro para a periferia do conjunto
girante.
Componentes de Bombas Centrfugas
Rotor - que um conjunto de palhetas que
impulsionam o lquido atravs da voluta, fixado no
eixo da bomba.
carcaa - a parte da bomba onde, no seu interior,
a energia de velocidade transformada em energia
de presso, o que possibilita o lquido alcanar o
ponto final do recalque. no seu interior que est
instalado o conjunto girante (eixo-rotor) que torna
possvel o impulsionamento do lquido.
Elementos fundamentais de um sistema de
transporte de fluidos
Exprimindo a equao de Bernoulli em unidades
de altura e rearranjando-a podemos obter:
chamada curva caracterstica da instalao ou
simplesmente curva da instalao.
Representa a energia necessria para
transportar o caudal de fluido desejado na
referida instalao. uma exigncia do sistema
e no depende da bomba que se usa.
Exercicio
1. Escreva a equao da curva de Instalao para o sistema com os dados abaixo: Hgeo= 20mm f = 0.024 Conduta de suco D = 200mm Leq=12m Conduta de presso D = 150mm L = 300m Numero de cotovelos = 8 fcotovelos= 0.5 Numero de valvulas = 1 fvalvulas=2.0
Rendimentos de bomba
Perdas de Energia - A quantidade de energia eltrica a ser
fornecida para que o conjunto motor-bomba execute o
recalque, no totalmente aproveitada para elevao do
lquido, tendo em vista que no possvel a existncia de
mquinas que transformem energia sem consumo nesta
transformao.
Rendimentos da bomba - Rendimento de uma bomba
a relao entre a potncia fornecida pela bomba ao lquido
(potncia til) e a cedida a bomba pelo eixo girante do
motor (potncia motriz).
-A relao entre a energia cedida pelo eixo do motor ao
da bomba (que resulta na potncia motriz) e a fornecida
inicialmente ao motor denominada de rendimento
mecnico do motor ()
-A relao entre a energia cedida pelo rotor ao lquido
(que resulta na potncia de elevao) e a fornecida
inicialmente ao motor chamada de rendimento total.
=
Potncia solicitada pela bomba - Pb
Denomina-se de potncia motriz (tambm
chamada de potncia do conjunto motor-bomba)
a potncia fornecida pelo motor para que a
bomba eleve uma vazo Q a uma altura H.
Nestes termos temos:
=
Pb = potncia em Kgm/s,
Q = vazo em m3/s
H = altura manomtrica,
.= rendimento total
= peso especifico do liquido
Curvas caractersticas da bomba
Exercicio: 1
Uma bomba centrifuga tem curvas caracteristicas dadas na tabela abaixo. A bomba usada para transportar agua de um
reservatrio inferior para um superior por uma conduta de 800m de comprimento 15cm de dimetro, a diferena de
niveis nos reservatrios de 8m. Desprezando as perdas localizadas determine o caudal volumtrico e a potncia
consumida pela bomba. (f=0.016)
Q (m3/h) 0 23 46 69 92 115
H (m) 17 16 13.5 10.5 6.6 2
%
0 49.5 61 63.5 53 10
Velocidade especfica e lei de afinidades
A velocidade especfica serve para
caracterizar a rapidez de rotao de um impulsor.
Cada forma particular de rotor tem uma
velocidade especfica tpica.
Pela anlise dimensional pode-se mostrar que:
Q caudal volumtrico por fase m3/s
H altura de elevao por fase m
n velocidade de rotao rpm ou rps
valores tpicos de velocidade especfica
Bombas radiais lentas: 10 40 rpm
Bombas radiais rpidas: 40 80 rpm
Bombas diagonais: 80 100 rpm
Bombas axiais: 200 500 rpm
Alteraes nas condies de funcionamento
de bombas
Variando o nmero de rotaes a que uma bomba
funciona altera-se a posio da curva caracterstica
da bomba:
Exercicio
1. Uma bomba centrifuga de 20Hp, 40L/s e 30m
de altura manomtrica est funcionando com
1750rpm. Quais sero as consequncias de uma
alterao de velocidade para 1450rpm.
2. Uma bomba fornece 0.019m3/s contra uma
carga de 16.76m com uma velocidade rotativa
de 1750rpm. Determine a sua velocidade
especifica
3.
Considere uma bomba cujas as curvas caracteristicas a 1000 rpm so dadas na tabela abaixo.
a) Indique o tipo de rotor
b) Pretende-se reduzir o caudal para 0.12m3/s encarrando duas possibilidades:
Reduzir a velocidade de rotao
Introduzir a perda de presso a saida da bomba.
Qual das duas operaes implica maior consumo de energia.
Q(m3/s) 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16
H (m) 20.0 20.4 20.4 20.2 19.6 18.4 17.0 15.0
rendimento 54 65 72 75 74 70 62
Associao de bombas em srie e em paralelo
Instalando-se duas ou mais bombas em srie, deve-se
considerer a soma das Alturas de elevao que caracterizam cada
uma das bombas, admitindo-se a mesma vazo unitria.
Se as bombas trabalharem em paralelo, admite-se a
mesma altura manomtrica, somando-se as vazes das
unidades instaladas, desde que no seja alterada a altura
manomtrica (bombas semelhantes).
Canalizao de suco
Caracteristicas de Canalizao
Deve ser a mais curta possvel, evitando-se ao mximo peas especiais, como curvas, cotovelos, etc.
A tubulao deve ser sempre ascendente at atingir a bomba. Podem-se admitir trechos perfeitamente horizontais.
Sempre que diversas bombas tiverem suas canalizaes de suco ligadas a uma tubulao nica ( de maior dimetro), as
conexes devero ser feitas por meio de Y ( junes), evitando-se o emprego de ts.
A canalizao de suco geralmente tem um dimetro comercial imediatamente superior ao da tubulao de recalque.
Alturas mximas de suco
A disposio e o assentamento das bombas
NPSH: Energia disponvel no lquido na
entrada da bomba
A sigla NPSH do ings Net Positive Suction Head
adotada universalmente para designar a energia
disponvel na suco, ou seja, a carga positiva e efectiva
na suco. H dois valores a considerar:
NPSH requerido, que uma caracteristica hidrulica
da bomba, fornecida pelo fabricante;
NPSH disponvel, que uma caracterstica das
instalaes de suco, que se pode calcular:
= +
Onde:
+H carga ou altura de gua na suco (entrada afogada)
-H altura de aspirao
Pa presso atmosferica no local
Pv presso de vapor
- peso especfico
hf soma de todas perdas de carga na suco
para que uma bomba funcione bem, preciso que o
Cavitao
Quando a presso absoluta em um determinado ponto se reduz a
valores abaixo de um certo ,limite, alcanando o ponto de
ebulio da gua esse liquido comea a ferver e as condutas ou
peas (de bombas, turbinas ou tubulaes) passam a apresentar,
em parte, bolsas de vapor, ou cavidades preenchidas com vapor,
denomina-se cavitao.
Sempre que a presso em algum ponto de uma bomba ou
turbina atinge o limite crtico ( presso de vapor), as condies
de funcionamento tornam-se precrias e as mquinas comeam
a vibrar, em consequncia da cavitao
Os efeitos da cavitao transmitem-se para estruturas
prximas , reduzindo o rendimento e podendo causar
srios danos materiais s instalaes.
Critrio adotado para o exame das condies
de funcionamento de uma instalao
=
Onde
H altura efectiva da bomba
Ha altura correspondente a presso atmosferica
Hv altura devido a presso atmosfrica local
Hs altura de suco das bombas
Grfico nmero de thoma vs velocidade especfica
Canalizao de recalque. Dimensionamento
econmico. Formula de Bresse
Teoricamente, o dimetro de uma linha recalque pode ser qualquer, mas de ponto de vista