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Equipamentos para impulsionar fluidos Líquidos: Bombas Gases: ventiladores( 1m.c.a.) sopradores( até 1atm) compressores( P 1 atm.) Pressão.

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1 Equipamentos para impulsionar fluidos Líquidos: Bombas Gases: ventiladores( 1m.c.a.) sopradores( até 1atm) compressores( P 1 atm.) Pressão

2 Bombas Classificação de tipos de bombasClassificação de tipos de bombas Condições de usoCondições de uso Conceitos e definiçõesConceitos e definições Projeto de bombas centrífugasProjeto de bombas centrífugas Projeto de bombas de deslocamento positivoProjeto de bombas de deslocamento positivo

3 Bombas São equipamentos mecânicos que fornecem energia mecânica a um fluido incompressível, com o objetivo de promover o seu escoamento a uma determinada vazão e sob as condições de operação(pressão, desnível) e instalação do sistema de tubulações Consta basicamente de uma carcaça e um impulsorConsta basicamente de uma carcaça e um impulsor carcaça Impulsor Selo de água

4 Classificação de bombas Bombas centrífugasBombas centrífugas Bombas de deslocamento positivoBombas de deslocamento positivo Efeitos especiais : ejetoresEfeitos especiais : ejetores air lift carneiro hidráulico eletro-magnéticas

5 Bombas Centrífugas A energia é fornecida continuamente pela bomba ao fluido, aumentando a sua energia cinética. Posteriormente a energia cinética é transformada em energia de pressão.

6 Bombas Centrífugas São as bombas mais utilizadas na indústria de alimentos. O líquido entra axialmente na conexão da sucção. O impulsor gira dentro da carcaça e seu movimento produz uma zona de vácuo (centro) e outra de alta pressão (periferia). Esquema de uma bomba centrífuga.

7 A uma determinada velocidade, a pressão desenvolvida por uma bomba centrífuga varia com a vazão volumétrica. À vazão zero, a pressào desenvolvida pela bomba é máxima, e como aumento da vazão a pressão desenvolvida cai. Na prática, a vazão de descarga é regulada por uma válvula de controle situada na linha de descarga. Escoamento dentro de uma bomba centrífuga. a) Bomba de voluta simples. b)Bomba com difusor.

8 Bombas Centrífugas estagio simplesimpulsor fechado Fluxo axial múltiplos estágiosimpulsor aberto Fluxo misto sucção simplesauto-escorvante impulsor aberto Fluxo radial sucção duplanão-escorvante impulsor semi-aberto estagio simples impulsor fechado múltiplos estágios Periféricas simples estágiosauto-escorvante Regenerativas múltiplos estágiosnão escorvante

9 Impulsor fechado:fluidos limpos I. Aberto: até 8% sólidos I. Aberto :fibras, mat. abrasivo Baixa pulsação Para lamas Sólidos de tamanho grande Sólidos abrasivos

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11 Bombas centrífugas Partes internas e externas Visão externaVisão interna

12 Centrífuga: princípio de funcionamento

13 Bomba de fluxo misto Bomba com rotor misto( vazão axial e radial), -normalmente verticais – montada numa coluna que serve de tubo de descarga. Tais unidades ficam submersas no líquido a ser bombeado e são utilizadas em poços

14 Vantagens das bombas centrífugas: Construção simples Baixo custo Fluido é descarregado a uma pressão uniforme, sem choques ou pulsações na vazão A linha de descarga poderia ser estrangulada (parcialmente fechada) ou completamente fechada sem danificar a bomba É capaz de manusear líquidos com grandes quantidades de sólidos Pode ser acoplada diretamente a motores Não há válvulas envolvidas na operação de bombeamento Menores custos de manutenção que outros tipos de bombas

15 Desvantagens das bombas centrífugas: Não pode ser operada a altas pressões( em um estágio) Sujeita à incorporação de ar e normalmente precisa ser escorvada A máxima eficiência da bomba se localiza em um curto intervalo de condições Não manuseia líquidos altamente viscosos eficientemente

16 Bombas de Deslocamento Positivo A energia é fornecida periodicamente, mediante superfícies sólidas móveis, que deslocam porções de fluido desde a sucção até a linha de descarga. A pressão de saída é regulada através de válvulas de descarga. Engrenagens externas Descarga Sucção Bomba de engrenagens

17 Bombas de deslocamento positivo Pistão ou Ação simples simplexacionadas a vapor Alternativas embole Ação dupla duplex acionadas por multiplex motor elétrico combustão interna Diafragma simplexAcionada por fluidos duplexou mecanicamente multiplex motor elétrico combustão interna Diafragma simplexAcionada por fluidos duplexou mecanicamentePalhetas Rotativas um rotor(1) Pistão rotativo Parafuso simples Peristáltica RotoresEngrenagens MúltiplosLóbulos Parafusos,etc.

18 Bombas Alternativas: Pistão e Embolo O princípio de funcionamento é similar ao de uma seringa: O pistão ou embolo tem um movimento alternativo. A válvula de retenção na linha de sucção se abre (pressão externa > pressão interna) e o líquido entra na bomba. A válvula de retenção da linha de descarga se mantém fechada. O movimento se inverte, a pressão aumenta no cilindro. A válvula de admissão fecha. A válvula de retenção de descarga se abre e o líquido sai pressurizado. Válvula de descarga Válvula de admissão (sucção) Movimento alternativo do pistão

19 Bombas Alternativas: diafragma Duplex aberta fechada Entrada Ar Saída aberta fechada Saída Entrada Ar Saída fechada aberta Entrada Ar

20 CORAÇÃO: UM EXEMPLO DE BOMBA DIAFRAGMA

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22 Bombas de lóbulos produto comercial

23 AB C A e B movimento para direita C- movimento invertido Bombas deslocamento positivas: rotativas

24 Rotatórias de Lóbulos

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26 Bombas MONO Bombas rotativas : parafuso

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28 Rotor Tubo flexível Saída de líquido Entrada de líquido Placa de compressão estacionária Bomba Peristáltica

29 Projeto: conceito e definições Altura de projeto Dividindo por g : Balanço de energia mecânica= curva de operação do sistema Energia demandada pelo sistema por unidade de peso de fluido circulante

30 z1z1z1z1 z2z2z2z2 =0 =0 Tanques abertos à atmosfera Curva de operação do sistema; estudo de casos Z 2 -Z 1 = + 2m

31 2 2 1 =0 =0

32 Trabalho da bomba- Capacidade da bomba Altura desenvolvida pela bomba = Trabalho fornecido pela bomba por unidade de peso de fluido que circula pelo sistema 1 2 Fazemos um balanço entre a sucção e a descarga da bomba Se inclui na eficiência

33 Dados fornecidos pelo fabricante : curva característica da bomba Exemplo : bomba centrífuga Vazão volumétrica = capacidade da bomba

34 Ponto de operação do sistema z1z1z1z1 z2z2z2z2 Para um dado sistema se requer uma dada vazão de projetoPara um dado sistema se requer uma dada vazão de projeto Qual será a bomba que fará o sistema operar nesta vazão??Qual será a bomba que fará o sistema operar nesta vazão?? H projeto =H bomba para Vazão de projeto=vazão requeridaH projeto =H bomba para Vazão de projeto=vazão requerida Ponto de operação do sistema Ponto de operação do sistema Z 2 -Z 1 = + 2m 7 Ponto de operação

35 Potencia Útil : potencia fornecida ao fluido na vazão desejada Potencia ao eixo : potencia fornecida no eixo da bomba, na vazão desejada Eficiência mecânica: Motor elétrico Bomba Fluido perdas Eficiência Elétrica :

36 As anteriores eficiências são propriedades de cada bomba e são fornecidas pelos fabricantes Bombas de deslocamento positivo

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39 Cavitação Cavitação vem da palavra cavidade Cavitação vem da palavra cavidade Resulta de um espaço vazio no líquido que se forma na sucção da bomba Resulta de um espaço vazio no líquido que se forma na sucção da bomba A baixa pressão na sucção vaporiza fluido e gera bolhas de gás. A baixa pressão na sucção vaporiza fluido e gera bolhas de gás. Estas bolhas viajam até zonas de alta pressão e estouram Estas bolhas viajam até zonas de alta pressão e estouram.A bomba perde eficiência e conduz a uma operação ruidosa..A bomba perde eficiência e conduz a uma operação ruidosa. Danifica-se o rotor pela corrosão ocasionada Danifica-se o rotor pela corrosão ocasionada Em fluidos viscosos deve selecionar bem a velocidade de entrada para não permitir o esvaziamento do rotor Em fluidos viscosos deve selecionar bem a velocidade de entrada para não permitir o esvaziamento do rotor Como evitar as situações que causam cavitação???? Baixa pressão na sucção Calculo de NSPH=Altura de sucção disponível

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41 NPSH: altura disponível na sucção sucção 1 Balanço de energia entre o ponto 1 e a sucção Subtraindo p v e re-arranjando:

42 NSPH bomba

43 Exemplo Bombeia-se água a 60 0 C numa tubulação de ferro galvanizado de ½ polegada de diaâmetro, serie 40, a uma vazão de 1,5 l/s fabricante informa que NSPH da bomba é de 3m, para esta vazão. A pressão atmosférica local é de 710mm Hg. Ocorrerá cavitação?? DADOS: D i =1,61=4,09 cm=0,0409 m Comprimentos em m

44 Curva características Bombas centrifugas

45 Sistemas em paralelo É possível aumentar a capacidade de um sistema instalando duas bombas em paralelo

46 A melhor instalação de bombas em paralelo e com duas bombas iguais O ponto de operação passa de A a B, trabalhando o sistema a maior vazãoO ponto de operação passa de A a B, trabalhando o sistema a maior vazão As duas bombas trabalham sempre a mesma altura e vazão sem perigo de retorno de líquido ou trabalho no ponto Shut offAs duas bombas trabalham sempre a mesma altura e vazão sem perigo de retorno de líquido ou trabalho no ponto Shut off Sistemas em paralelo

47 Bombas em serie Nesta instalação a segunda bomba opera a maior pressão. Assim este fato deve controlar-se

48 Curvas características de bombas rotativas rpm Vazão pressão HP pressão

49 Influência da viscosidade Bombas centrífugas O fabricante normalmente fornece as curvas características para água, assim devem ser corrigidas para fluidos mais viscosos Caso o fluido seja mais viscoso ocorrerá as seguintes mudanças: (1) a bomba desenvolverá menor altura; (2) a capacidade será reduzida; (3) a potência requerida no eixo aumentará.

50 A viscosidade influencia a performance das bombas de nas rotativas, pois as mesmas são usadas para fluidos de média e alta viscosidade. Estas bombas não tem grande capacidade de sucção. Assim deve assegurar-se que o fluido chegue a preencher a bomba ( projeto da linha de sucção) Na bomba a altas velocidades, o material não consegue fluir para dentro da carcaça suficientemente rápido para enche-la totalmente. Assim, as bombas trabalham muito abaixo da sua capacidade volumétrica. Na mostra-se a redução de velocidade aconselhada por um fornecedor para um determinado tipo de bomba. Bombas Rotativas : Influência da viscosidade

51 Redução de velocidade de bombas rotativas com a viscosidade cinemática Redução de velocidade de bombas rotativas com a viscosidade cinemática

52 P1P1P1P1 V1V1V1V1 rpm Máximo rpm= % correçào x velocidade máxima de rotação Potência consumida= % correc. Hp curva característica rpm máximo a utilizar = 600rpm.0,75=450 rpm Potência consumida =0,4HPx1,1=0,44 HP Posso utilizar??? Correção por viscosidade

53 Bombas da Alfa-Laval

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