Baixe Bombas centrífugas e outras Notas de aula em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! DIMENSIONAMENTO E SELEÇÃO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS ÍNDICE PAGE 20 1.0 Introdução Teórica............................................................................................03 2.0 Memorial Descritivo.......................................................................................... 09 3.0 Memorial de Cálculo......................................................................................... 10 4.0 Apêndice 1 ( tabelas de conversão e curvas das bombas)..............................18 5.0 Bibliografia......................................................................................................... 30 PAGE 20 * Corte de uma Bomba Centrífuga 1.4 Componentes das Bombas Centrífugas: 1.4.1 Rotor: Rotor é o componente giratório, dotado de pás que tem a função de transformar a energia mecânica de que é dotado em energia de velocidade e energia de pressão. Em função da velocidade específica da bomba, o rotor pode ser do tipo radial, semi-axial ou axial. 2.. Voluta: é responsável pela contenção do fluido bombeado bem como provê oportunidade para a conversão da energia cinética contida no fluido em energia de pressão, passo fundamental para o bombeamento. 3.. Difusor: Sua função é similar a da Carcaça, ou seja, converter parte da energia cinética do fluido em energia de pressão e principalmente, servir de direcionador do fluido da saída do rotor. 4.. Eixo: A função do eixo é de transmitir o torque do acionador ao rotor. O eixo é projetado para que tenha uma deflexão máxima pré-estabelecida quando em operação, evitando-se desta forma que as folgas entre as peças rotativas e estacionárias se alterem em operação, evitando-se desgaste e maior consumo de energia. PAGE 20 5.. Luva protetora do eixo: Tem a função de proteger o eixo contra corrosão, erosão e desgaste, causado pelo líquido bombeado, além de proter o mesmo na região do engaxetamento. 6.. Anéis de desgaste: São peças montadas só na carcaça (estacionário), só no rotor (girante) ou em ambos, e que mediante pequena folga operacional, fazem a separação entre regiões onde imperam as pressões de descarga e sucção, impedindo desta forma um retorno exagerado de fluido de descarga para a sucção. 7.. Caixa de Selagem: A caixa de selagem tem como principal objetivo proteger a bomba contra vazamentos nos pontos onde o eixo passa através da carcaça. O principais sistemas de selagem utilizados em bombas centrífugas são: . gaxetas . selo mecânico 8.. Gaxetas: É um material deformável, utilizado para prevenir ou controlar a passagem de fluidos entre duas superfícies que possuam movimento, uma com relação a outra.Podem ser confeccionadas em fibras vegetais, minerais ou sintéticas. 9.. Selo mecânico: Quando o fluido bombeado não pode vazar para o meio externo da bomba, por um motivo qualquer(líquido inflamável, tóxico, corrosivo, mau cheiro, etc..), utilizam-se os selos mecânicos. Os mesmos são constituídos de superfícies polidas que são mantidas em contato através de molas (superfícies de selagem perpendiculares ao eixo). 10.. Mancais: Os mancais tema função de suportar o peso do conjunto girante, forças radiais e axiais que ocorrem durante a operação.Os mancais que suportam as forças radiais são chamados de mancais radiais e os que suportam forças axiais são chamados de mancais axiais. PAGE 20 *Vista externa de uma Bomba Centrífuga 2.0 Conceitos e termos técnicos, necessários para seleção de bombas; PAGE 20 2.18 Escorva da Bomba: Eliminação do ar existente no interior da bomba e da tubulação de sucção. Esta operação consiste em preencher com o fluído a ser bombeado todo o interior da bomba e da tubulação de sucção, antes do acionamento da mesma. Nas bombas autoaspirantes basta eliminar o ar do interior da mesma. Até 8 mca de sucção a bomba eliminará o ar da tubulação automaticamente. 2.19 Vazão: Quantidade de fluído que a bomba deverá fornecer ao sistema. Unidades mais comuns: m3 /h, l/h, l/m, l/s 2.20 Válvula de Pé ou de Fundo de Poço: Válvula de retenção colocada na extremidade inferior da tubulação de sucção para impedir que a água succionada retorne à fonte quando da parada do funcionamento da bomba, evitando que esta trabalhe a seco (perda da escorva). 2.21 Crivo: Grade ou filtro de sucção, normalmente acoplado a válvula de pé, que impede a entrada de partículas de diâmetro superior ao seu espaçamento. 2.22 Válvula de retenção: Válvula(s) de sentido único colocada(s) na tubulação de recalque para evitar o golpe de aríete. Utilizar uma válvula de retenção a cada 20 mca de AMT. 2.23 Pressão Atmosférica: Peso da massa de ar que envolve a superfície da terra até uma altura de ± 80 Km e que age sobre todos os corpos. Ao nível do mar, a pressão atmosférica é de 10,33 mca ou 1,033 Kgf/cm² (760 mm/Hg). 2.24 Registro: Dispositivo para controle da vazão de um sistema hidráulico. 2.25 Manômetro: Instrumento que mede a pressão relativa positiva do sistema. 2.26 “Shutoff” : Ponto onde a vazão é mínima e a altura manométrica é máxima. 3.0 Memorial Descritivo: 3.1 Escolha do Sistema de bombeamento: O sistema adotado para nossa aplicação, foi o sistema de captação de água potável, a partir de uma cisterna atendida pela concessionária, para abastecimento de um prédio residencial PAGE 20 com 10 andares, com 02 apartamentos por andar. Cada apartamento possuirá 03 quartos e dependências de empregada. 3.2 Eletrobombas: Deverão ser fornecidas e instaladas as eletrobombas para captação de água, sendo sempre uma de reserva. As eletrobombas deverão ser de fabricação KSB e Dancor. 3.3 Apresentação Proposta: O instalador deverá fazer constar de sua proposta as seguintes informações sobre as eletrobombas: F 0 B 7 Fabricante e modelo selecionado; F 0 B 7 Características construtivas; F 0 B 7 Catálogo com a curva de capacidade e identificação do ponto de seleção; F 0 B 7 Características do motor elétrico (marca, modelo, potência, classe construtiva e de isolamento, etc.). 3.4 Condições de Seleção: As curvas de desempenho deverão apresentar características estáveis e ser selecionada em um ponto de maneira que a operação seja a mais eficiente possível. Deverá ser evitada a seleção com impelidor máximo admissível para o tamanho da carcaça, de modo que, em caso de necessidade, seja possível a troca do impelidor, de maneira a obter maior altura manométrica total. A eficiência no ponto de operação da bomba não deverá ser inferior a 10% da eficiência máxima possível para este impelidor e nunca menor do que a indicada na folha de dados. 3.5 Características Construtivas: Deverão ser de um só estágio de bombeamento, tipo centrífugo, com seus materiais construtivos em conformidade com as pressões de trabalho e os indicados na folha de dados. Cada conjunto motor-bomba deverá ser montado sobre uma base integral rígida de aço ou ferro fundido. As bombas do tipo base-luva deverão ser do tipo back- pull out, com acoplamento entre o motor e a bomba através de luva flexível de fabricação “Falk” com espaçador. Os motores elétricos deverão ser trifásicos de 110 / 220 Volts, 60 Hz, rotor em gaiolacom grau de proteção IP 21. 3.6 Condições de Instalação: PAGE 20 A base contendo o conjunto motor-bomba deverá ser apoiada sobre um bloco de inércia em concreto, que por sua vez deverá ser apoiado sobre molas flutuantes sobre uma placa de concreto armado de 10 cm, localizado sobre um lençol de cortiça dura de duas polegadas. A ligação de bombas às tubulações de água deverá ser feita através de amortecedores de vibração em aço inox (Ref. Niagara). 4.0 Memorial de Cálculo : 4.1 Dados fornecidos pelo projeto, em virtude da disposição física das instalações: Dados do Projeto da instalação: .AS = 2,5 m (altura de sucção) .AR = 30,0 m (altura de recalque) .Comprimento linear de tubulação de sucção = 5,0 m .Comprimento linear de tubulação de recalque = 35,0 m .Diam. Tubo de sucção = a definir (através de cálculo) .Diam. Tubo recalque = a definir (através de cálculo) .Vazão requerida = 12 m³/h .Potência disponível no transformador = 15 Kva (trifásico) .Altitude do local = nível do mar (pressão atmosférica = 10,33 mca) .Temperatura máxima da água = 30 °C Conexões e acessórios no recalque: 1 reg. Gaveta 2 válvulas de retenção (01 horizontal e 01 vertical) 4 curvas de 90° 1 luva de redução Conexões e acessórios na sucção: PAGE 20 De acordo com a tabela 9 do apêndice (utilizamos conexões de aço no recalque por motivo de segurança) 1 registro de gaveta 2” – 0,4 1 válvula de retenção horizontal 2” – 4,2 1 válvula de retenção vertical 2” – 6,4 4 curvas de 90º (4 x 0,9) – 3,6 1 luva de vedação 2” – 0,64 01 bóia 1,0 comprimento linear da tubulação – 35,0 total = 50,24 Pela tab. 6, para vazão 11,2 m3 e tubo 2”, temos um coeficiente de perda de carga para PVC de 5,8 % Hfr = 50,24 x 5,8% = 2,91m 4.2.6 Cálculo das perdas de carga na sucção: De acordo com a tabela 7 do apêndice, obtemos: Para diâmetro sucção = 2 ½” (Para diminuir o risco de cavitação) 1 válvula de pé c/ crivo – 25,0 1 curva de 90º - 1,4 1 luva de redução – 0,78 1 trecho reto de tubulação sucção – 2,0 m Total = 29,18m Pela tabela 6, do apêndice, para vazão de 12m3 / h e diâmetro de 2 ½ “, temos um coeficiente de atrito de 1,45% Hfs = 29,18 x 1,45% = 0,423 m Cálculo da altura manométrica total: Amt = As + Ar + Hfr + Hfs Amt = 2,5 + 27,5 + 2,91 + 0,423 PAGE 20 Amt = 33,33 ~ 33mca Amt = 33 mca 4.2.7 Cálculo do NPSH disponível: (vide tabelas 1 e 2 do apêndice) NPSHdisp = Ho – Hr – H – Hs , onde: Ho = Pressão Atmosférica local em mca; Hv = Presão de Vapor do fluido, em metros; H = Altura de sucção, em metros; Hs = Perda de carga no escoamento da sucção, em metros NPSHdisp = 10,33 – 0,433 – 2,5 – 0,423 = 6,97mca 4.2.8 Cálculo da potência necessária do motor: PM = Q . H . 0,37 / η onde; Q = vazão = 12 m3 / h Hmt = Altura manométrica Total = 33 mca η = 60% (arbitrado) Pm = 12 x 33 x 0,37 /60 = 2,44 cv 3 CV (adotado por critério conservativo) 4.29 Definição da bomba: Dados p/ seleção: Vazão = 11,2 m3 / h Altura manométrica total = 33mca Potência do motor = 3 cv NPSH disponível = 6,97 mca NPSH requerido = 2,5 mca (tabela da Dancor) e 2,4 (tabela KSB) Disponibilidade do transformador = 15KVA (Trifásico) Após a consulta a catálogos de fabricantes, obtivemos a seleção das seguintes bombas: Fabricante: Dancor: Modelo Cam – W14 Tensão 110 /220v Potência 3,0 cv BSP sucção 1 ½” BSP elevação 1 ¼” NPSHrequerido = 2,5 mca Ou Fabricante:KSB: Modelo Meganorm 32-125.1 PAGE 20 Tensão 110 /220v Potência 3,0 cv BSP sucção 1 ½” BSP elevação 1 ¼” NPSHrequerido = 2,4 mca ESQUEMA VERTICAL DA INSTALAÇÃO E MONTAGEM DAS BOMBAS PAGE 20 TABELA 6 PERDAS DE CARGA EM TUBULAÇÕES PLÁSTICAS (*), EM METROS POR CADA 100 METROS (%), DE TUBOS NOVOS TABELA 7 COMPRIMENTOS EQUIVALENTES EM METROS DE TUBOS, PARA CONEXÕES PLÁSTICAS (*) PVC rígido, polietileno e similares (exceção aos tubos específicos para irrigação, que possuem tabela própria). - Valores de acordo com a NBR - 5626 / 82 - Para pressões até: 75 mca (PVC classe 15), 100 mca (PVC classe 20) - Para tubos e conexões usados, acrescentar 2% aos valores acima, para cada ano de uso. PAGE 20 TABELA 8 PERDAS DE CARGA EM TUBULAÇÕES METÁLICAS (*), EM METROS POR CADA 100 METROS (%), DE TUBOS NOVOS TABELA 9 COMPRIMENTO EQUIVALENTES EM METROS DE TUBOS, PARA CONEXÕES METÁLICAS (*) Ferro galvanizado, ferro fundido, alumínio ou aço carbono. - Valores de acordo com a NBR - 92/80; - Para tubos e conexões usados, acrescentar 3% aos valores acima, por cada ano de uso. PAGE 20 TABELA 12 ESTIMATIVA DE CONSUMO EM LITROS / DIA PAGE 20