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

Recomendações para Tubulação de Sucção Somente após completada a cura do concreto de enchimento da base é que a tubulação deve ser conectada ao flange da bomba; 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 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; 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 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; 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 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; 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 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; 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 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); Verificar o alinhamento do acoplamento após completado o aperto da tubulação, se o mesmo foi feito antes do aperto; 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 Recalque Considerar válido para o recalque as recomendações; a, b, f, g, i, l referente a tubulação de sucção. 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 A ligação da tubulação de recalque ao flange da bomba deverá ser executada com uma redução concêntrica, quando seus diâmetros forem diferentes;

Recomendações para Tubulação de Recalque Nos pontos onde houver necessidade de expurgar o ar deverão ser previstas válvulas ventosas; 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 A válvula de retenção quando instalada, deve ser, entre a bomba e a válvula de saída, prevalecendo este posicionamento em relação ao item D. Deve-se prever juntas de montagem para absorver os esforços de reação do sistema, provenientes das cargas aplicadas. Válvulas de segurança, dispositivos de alívio e outras válvulas de operação, afora as aqui citadas, deverão ser previstas sempre que necessárias.

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.

Providências para a Primeira Partida 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.

Supervisão Durante Operação Semanal 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).

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

Colapso da bolha (efeito centrípeto) Cavitação Formação de cavidades macroscópicas em um líquido, a partir de núcleos gasosos microscópicos Fenômeno que consiste na formação de bolhas de vapor (vazios no meio fluido) que ocorre no interior de sistemas hidráulicos. pext<pv pext>pv pv Sobrepressão (efeito centrífugo) Colapso da bolha (efeito centrípeto) Formação da bolha Condensação da bolha

Características de uma Bomba em Cavitação 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.

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

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 5.40 Z2 (2) Z1 Pa Z (1) Aplicando a Eq. Energia em (1) e (2) tem-se 5.41

Net Positive Suction Head (N.P.S.H) Disponível (pressão atmosférica, leitura barométrica local) 5.42 (nível constante) (nível constante) (altura estática sucção) 5.43 5.44

(N.P.S.H) Requerido D=145mm 9 8 7 6 N.P.S.Hr(m) 5 4 3 D=174mm 2 1 10 15 20 25 30 Q (m3/h)

  (N.P.S.H) Requerido N.P.S.H (m) Requerido Folga A Disponível Q Qmáx Q (m3/h)  5.45 

Determinação da Máxima Altura Estática de Sucção 5.46

Determinação da pa e pv T(0C) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 pv/ 0,09 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 5.48 Possibilidade cavitação Possibilidade cavitação

Coeficiente de Cavitação de Thoma 5.49 5.50 5.51 5.52 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 Principais fatores que levam estas turbinas a cavitar poderão ser os abaixo relacionados (individuais ou em conjunto) : 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; Fonte: http://www.eln.gov.br/ERLAC.htm

Cavitação em Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis e Kaplan no Brasil Principais fatores que levam estas turbinas a cavitar poderão ser os abaixo relacionados (individuais ou em conjunto) : 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. Fonte: http://www.eln.gov.br/ERLAC.htm

Exemplo 5.6 A 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. 0,50m 834,50 833,10 X

Exemplo 5.6

Exemplo 5.6 Joelho 900 Válvula de pé

Exemplo 5.7 Qual 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 sc=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 Centrífuga rápida

Exemplo 5.7

Custos do Sistema de Esgotamento Sanitário Curiosidade Custos do Sistema de Esgotamento Sanitário

Custo de Implantação das Redes Coletoras de Esgotos Custo Total (100%) Implantação da Obra (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 % Assentamento de tubulações (25,1 %) Transporte 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 %