ENGENHARIA DE PRODUÇÃO INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS Prof. Jorge Marques Aula 12 Instalações Hidráulicas Água Fria – Bombas e sistemas de bobeamento Fontes Consultadas MACINTYRE, A. J. Instalações Hidráulicas LIMA, E. P. C. Mecânica das Bombas. Macintyre, A. J. Equipamentos Industriais e de Processo

Definições Bombas são equipamentos que transformam energia mecânica em energia de fluido Sistema de bombeamento: é o sistema constituído pelos reservatórios de sucção (de onde a bomba aspira o fluido de trabalho) e de descarga ou de recalque (para onde a bomba movimenta o fluido de trabalho), pela bomba, pelas tubulações que ligam os diversos componentes do sistema de bombeamento; pelos componentes acessórios (cotovelos, válvulas de controle ou unidirecionais, etc.) e pelos suportes.

Tipos de Bombas

Bombas Esquema básico de uma bomba de deslocamento positivo Recalque Sucção

Algumas bombas de deslocamento positivo Bomba de palhetas

Bomba de engrenagens

Bomba de Lóbulo

Bomba de Arquimedes

Bomba de Parafuso

Bomba de Pistão

Bombas Centrífugas Também conhecidas como bombas rotodinâmicas ou turbobombas possuem um rotor com pás que imprimem uma aceleração ao líquido São as principais bombas utilizadas nos sistemas de bombeamento de água.

Bombas Centrífugas

Bomba Centrifuga Figura 1: Vista lateral do caracol e rotor em corte de uma bomba centrífuga; Figura 2: Vista frontal do caracol e rotor em corte de uma bomba centrífuga; Figura 3: Caracol de descarga centralizada com difusor fixo;

Tipos de Rotores

Cavitação Fenômeno decorrente da formação de bolhas na sucção e posterior colapso destas na região das pás da bomba. As bolhas são formadas quando a pressão a pressão de sucção atingem valores inferiores à pressão de vapor. Cavitação é a erosão dos componentes de um sistema hidráulico ( rotores, tubulação de sucção), causados pelo colapso de pequenas bolhas de vapor do fluído, formadas nas zonas de baixa pressão contra a superfície destes componentes.

Mecanismo da cavitação

Pressões de vapor e densidades da água Temperatura (°C) Pressão de vapor Massa específica (kg/m³) kPa mca 15 1,71 0,17 999 20 2,34 0,24 998 25 3,17 0,32 997 30 4,25 0,43 996 35 5,63 0,57 994 40 7,38 0,75 992 45 9,52 0,97 990 50 12,27 1,25 968 55 15,67 1,60 986 60 19,84 2,02 983 65 24,92 2,54 981 70 31,08 978 75 38,47 3,92 975 80 47,28 4,82 972 85 57,73 5,88 969 90 70,05 7,14 965 95 84,49 8,61 962 100 101,33 10,33 958 105 120,80 12,31 955 110 143,33 14,61 951 115 169,19 17,25 947 120 198,79 20,26 943

NPSH É altura positiva líquida de sucção ( Net Positive Suction Head ), é a altura diretamente ligada ao estudo da cavitação. A determinação das condições de cavitação de uma instalação de bombeamento dependem do NPSH disponível (que depende da instalação) e o NPSH requerido (característico da bomba) Para que não ocorra cavitação deveremos ter :

Onde : Hb : pressão atmosférica absoluta (reservatório aberto) ha: altura geométrica de sucção Ja : perda de carga na sucção hv : pressão de vapor da água à temperatura de operação da instalaçao, em mca 𝒗 =velocidade da sucção

NPSHREQUIRIDO É característico da bomba para diversas vazões

Exercícios 1) Encontre a altura máxima em que a bomba centrífuga deve ser instalada em relação ao tanque de alimentação, de modo qua não haja cavitação. Dados : Veja gráfico NPSHr no próximo slide Q=180 m3/h h=62,5 m Hb = 10 mca Ja = 0,80 mca T = 90 oC  hv= 7,2 mca = 0,05 mca Bomba afogada

NPSHr – curva da bomba (complemento do exercício)