NOÇÕES SOBRE OPERAÇÃO DE ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS

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1 NOÇÕES SOBRE OPERAÇÃO DE ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS

2 Equipe de Elaboração/Revisão Elaboração e Instrutores ALDEMÁRIO SILVA DE OLIVEIRA UCCT/GPR/DT ALVAMAR ROBERTO COELHO CIRNE GFO/DT EDUARDO NOGUEIRA CUNHA UMED/GDP/DT ISAIAS DE ALMEIDA DA COSTA FILHO GDP/DT JOSILDO LOURENÇO DOS SANTOS GPR/DT MARCO ANTÔNIO CALAZANS DUARTE GDP/DT PAULO EDUARDO VIEIRA CUNHA GDP/DT RAULYSON FERREIRA DE ARAÚJO UNES/RNS/DT RICARDO DA FONSECA VARELA FILHO DT VILMA FÉLIX DA SILVA ARAÚJO AGT/PR WALQUIRIA JOSEANE DA SILVA USMT/GDH/DA Coordenação ERMERSON DE OLIVEIRA CAPISTRANO - UADH/GDH/DA

3 INTRODUÇÃO Uma estação elevatória consta basicamente do poço de sucção e do salão de bombas. O poço de sucção é o reservatório de água onde as bombas fazem a sucção, através do barrilete de sucção. No salão de bombas estão instalados os grupos moto-bombas e seus dispositivos de partida.

4 INTRODUÇÃO Planta baixa de uma estação elevatória de esgoto.

5 INTRODUÇÃO Corte de uma estação elevatória de esgoto.

6 INTRODUÇÃO Planta baixa de uma estação elevatória de água.

7 INTRODUÇÃO Corte de uma estação elevatória de água.

8 BARRILETES (SUCÇÃO E RECALQUE) O barrilete de sucção: é o conjunto de peças e tubulações que interligam o poço de sucção até a conexão de sucção da bomba. Consta basicamente de curva e registro (se a bomba for afogada), válvula de pé com crivo e tubulações tais componentes são acoplados geralmente por juntas de flanges.

9 BARRILETES (SUCÇÃO E RECALQUE) O barrilete de recalque: é o conjunto de peças e tubulações que interligam a abertura de recalque da bomba à tubulação da adutora, consta basicamente de curvas, tê, válvula de retenção, registro de gaveta, ventosa e manômetro.

10 BOMBA AFOGADA

11 BOMBA COM SUCÇÃO

12 Bomba afogada e com sucção

13 BARRILETES (instalação)

14 BARRILETES (instalação)

15 BARRILETES (instalação) A válvula de pé com crivo: serve para manter escorvada a tubulação de sucção (cheia d água) enquanto que o crivo impede a entrada de sólidos grosseiros.

16 BARRILETES (instalação)

17 BOMBA CENTRÍFUGA A bomba centrífuga é um equipamento que transfere energia de uma determinada fonte para o líquido, no presente caso, água ou esgoto, de tal modo que esse líquido possa a se deslocar de um ponto para outro. A bomba, também chamada de bombeador, é constituída de duas partes principais:

18 BOMBA CENTRÍFUGA: Partes Rotor solidário a um eixo: Também chamado de conjunto girante. Uma bomba pode ter um ou mais rotores que são conjuntos de palhetas que giram dentro da carcaça em contato com o líquido, sendo impulsionados pelo eixo que por sua vez gira já que está acoplado a um motor elétrico através da luva de acoplamento.

19 BOMBA CENTRÍFUGA: Partes Carcaça: É a parte estacionária que envolve o rotor, sendo complementada pela caixa de gaxetas. Possui uma abertura de entrada (conexão de sucção) e uma abertura de saída (conexão de recalque). A caixa de gaxetas é a câmara situada na entrada do eixo na carcaça, seu objetivo é evitar o extravazamento do líquido e ao mesmo tempo não permitir grande atrito entre as partes em contato.

20 BOMBA CENTRÍFUGA: Partes Vista em corte de uma bomba centrífuga

21 BOMBA CENTRÍFUGA: Partes Vista de uma bomba centrífuga

22 BOMBA CENTRÍFUGA: Partes Corte e detalhes de uma bomba centrífuga

23 BOMBA CENTRÍFUGA: Partes Caixa de gaxetas

24 BOMBA CENTRÍFUGA: rotores Rotor Fechado Rotor Semi -Aberto Rotor Aberto

25 Motor Para acionar a bomba, é empregado o motor elétrico, caracterizado pelos seguintes elementos principais:

26 Motor

27 Motor Nº de fases: representando o número de alimentadores elétricos (cabos elétricos). Geralmente os motores são trifásicos, ou seja, alimentados por 3 fases. Tensão de operação: também chamada voltagem, medida em volts (V), corresponde na hidráulica à pressão da água, no caso da CAERN essa tensão é de 380 V para motores trifásicos e 220 V para motores monofásicos. A tensão é medida pelo voltímetro. Potência: indica a capacidade do motor em acionar determinada máquina, no caso a bomba. É medida em Watts (W) ou quilowatts (KW), Horse Power (HP) ou Cavalo Vapor (CV).

28 Motor Corrente elétrica: corresponde ao fluxo de energia elétrica do motor e é medida em ampères (A) é comparada com fluxo de água na tubulação sendo medida pelo amperímetro. Para uma mesma tensão, quanto maior for a potência do motor maior será a sua corrente elétrica. Rotação: é o número de giros por minuto que o rotor do motor efetua quando em operação e é medida em rotações por minuto (RPM).

29 Quadros de Comando São dispositivos presentes nos quadros de comando: Chaves de Partida Botoeira e sinalizadores Contatores auxiliares Contatores principais Relé de tempo Relé de nível Relé de Sobre e Sub tensão Relé de Sobre e Sub Corrente Relé de temperatura Disjuntores Fusíveis

30 Chaves de partida Chaves de partida e proteção dos motores: Para que se faça a partida dos motores das bombas existem vários tipos de chaves de partida e proteção, dentre as quais destacam-se as chaves de partida: Direta Compensadora Estrela Triangulo Soft Start Inversora

31 são aquelas em que a partida é feita com tensão plena, e muito usada são aplicadas em motores com potência menor ou igual a 10 cv. Essas chaves são compostas de: contatores, fusíveis, relé de sobrecarga, voltímetro, amperímetro, horímetro, Chaves de Partida Direta botoeiras liga/desliga.

32 Chaves de Partida Compensadora são aplicadas em motores com potência superior a 15 cv. Por ocasião da partida do motor elétrico ocorre um pico de corrente que chega a atingir 7 vezes a corrente nominal do motor, esse aumento exagerado na corrente durante a partida tem que ser compensado pelo superdimensionamento dos componentes elétricos, por isso concessionária de energia elétrica exige a partida compensada.

33 Chaves de Partida Soft Starter Dispositivo eletrônico composto de pontes de tiristores (Chaves eletrônicas) acionadas por uma placa eletrônica, a fim de controlar a tensão de partida de motores. Seu uso é comum em bombas centrífugas, ventiladores e motores de elevada potência cuja aplicação não exija a variação de velocidade. Entre suas vantagens temos uma proteção bem maior ao motor, rampa na partida e rampa na hora de ligar e desligar o motor (simulando o trabalho do fechamento do registro).

34 Inversor de Frequência (Conversor de Frequência) São dispositivos elétricos que convertem a potência da rede alternada cossenoidal, em potência contínua e finalmente convertem esta última, em uma tensão de amplitude e período variáveis. Eles possuem a mesmas vantagens da Soft- Starter, mas com o inversor de frequência é possível controlar a velocidade do motor.

35 Contator Auxiliar É uma chave utilizadas nas logicas de funcionamento do quadro elétrico.

36 Contator Principal São chaves utilizadas para acionar os motores.

37 Relés São utilizados como proteção para os motores. Relé de tempo Relé de nível Relé de Sobre e Sub tensão Relé de Sobre e Sub Corrente Relé de temperatura Relé de Falta de Fase

38 Disjuntores São utilizados para acionamento é proteção de corrente do circuito elétrico.

39 Fusíveis São utilizados para proteção de corrente do circuito elétrico.

40 Botoeiras e Sinalizadores São utilizados para acionamento mecânico e sinalizar o status do sistema.

41 OPERAÇÃO A melhor condição operacional para uma bomba é aquela em que o nível d água do poço de sucção esteja acima do eixo da bomba, o que garante que o barrilete de sucção esteja ocupado inteiramente pela água, ou seja, que a bomba esteja escorvada. Então, escorvar uma bomba é remover o ar, ou vapor d água da mesma, com admissão de água. Quando o eixo da bomba está abaixo do nível de água do poço de sucção, diz-se que a bomba é afogada.

42

43 Operação de grupo moto-bomba com motor de potência menor ou igual a 10cv bomba afogada a) Iniciar a operação 1º passo verificar o nível de água no poço de sucção; 2º passo verificar no voltímetro da chave de partida se a tensão se situa em torno de 380v; 3º passo fechar registro do barrilete de recalque girando o seu volante no sentido horário (conforme indica a seta para fechar);

44 4º passo abrir inteiramente o registro do barrilete de sucção para escorvar a bomba girando o volante no sentido anti-horário (conforme indica a seta para abrir). Abrir também a torneira de purga; 5º passo pressionar e soltar a botoeira indicativa para ligar a chave de partida; 6º passo abrir lentamente o registro de recalque girando o seu volante no sentido anti-horário, e ao mesmo tempo acompanhar a evolução do valor da corrente elétrica, no amperímetro da chave de partida. Quando o ponteiro do amperímetro atingir o valor da corrente do motor, suspender a abertura do registro, mesmo que o volante ainda permita mais giros ou voltas.

45 Operação de grupo moto-bomba com motor de potência menor ou igual a 10cv bomba afogada b) Finalizar a operação 1º passo fechar o registro do barrilete de recalque; 2º passo fechar o registro do barrilete de sucção; 3º passo pressionar e soltar a botoeira indicativa para desligar o motor.

46 Operação de grupo moto-bomba com motor de potência superior a 10cv bomba afogada a) Iniciar a operação 1º passo verificar o nível de água no poço de sucção; 2º passo verificar no voltímetro da chave de partida se a tensão se situa em torno de 380v; 3º passo fechar registro do barrilete de recalque;

47 4º passo abrir registro do barrilete de sucção para escorvar a bomba. Abrir também a torneira de purga; 5º passo pressionar e soltar a botoeira indicativa para ligar o motor; 6º passo iniciar a abertura do registro de recalque após verificar no voltímetro se a tensão atingiu novamente o valor de 380v, girando lentamente o volante do registro, no sentido anti-horário e ao mesmo tempo acompanhar a evolução dos valores da corrente do motor até atingir a corrente nominal do motor, ocasião em que deve ser suspensa a abertura do registro, mesmo que tenha ainda algumas voltas.

48 Operação de grupo moto-bomba com motor de potência superior a 10cv bomba afogada b) Finalizar a operação 1º passo fechar o registro do barrilete de recalque; 2º passo fechar o registro do barrilete de sucção; 3º passo pressionar e soltar a botoeira indicativa para desligar o motor.

49 Operação de grupo moto-bomba com motor de potência superior a 10cv bomba afogada b) Finalizar a operação 1º passo fechar o registro do barrilete de recalque; 2º passo fechar o registro do barrilete de sucção; 3º passo pressionar e soltar a botoeira indicativa para desligar o motor.

50 Operação de grupo moto-bomba com motor de potência menor ou igual a 10cv bomba não afogada a) Iniciar a operação 1º passo verificar o nível de água no poço de sucção; 2º passo verificar no voltímetro se o valor da voltagem se situa em torno dos 380volts; 3º passo fechar registro do barrilete de recalque;

51 4º passo escorvar a bomba com a adição de água pela abertura de escorva da bomba e/ou uso da torneira de purga; 5º passo pressionar na chave de partida, a botoeira indicativa para ligar a o motor; 6º passo abrir lentamente o registro do barrilete de recalque, acompanhando o crescimento dos valores da corrente elétrica no amperímetro e suspender a abertura do registro quando o valor da corrente se igualar a do motor em operação.

52 Operação de grupo moto-bomba com motor de potência menor ou igual a 10cv bomba não afogada b) Finalizar a operação 1º passo fechar o registro do barrilete de recalque; 2º passo pressionar e soltar a botoeira indicativa para desligar o motor.

53 Operação de grupo moto-bomba com motor de potência superior a 10cv bomba não afogada a) Iniciar a operação 1º passo verificar o nível de água no poço de sucção; 2º passo verificar no voltímetro da chave de partida se a tensão se situa em torno de 380volts; 3º passo fechar registro do barrilete de recalque;

54 4º passo escorvar a bomba com adição de água pela abertura de escorva da bomba e/ou uso da torneira de purga; 5º passo pressionar e soltar, na chave de partida, a botoeira indicativa para ligar a o motor; 6º passo após verificar se o valor de voltagem no voltímetro atingiu 380v, abrir lentamente o registro do barrilete de recalque, ao mesmo acompanhando o crescimento dos valores da corrente do motor até atingir a corrente nominal do mesmo, ocasião em que é suspensa a abertura do registro, mesmo que tenha ainda algumas voltas.

55 Operação de grupo moto-bomba com motor de potência superior a 10cv bomba não afogada b) Finalizar a operação 1º passo fechar o registro do barrilete de recalque; 2º passo pressionar e soltar na chave de partida a botoeira indicativa para desligar o motor

56 MANUTENÇÃO Rotina de Manutenção (Inspeção diária) O operador diariamente deverá fazer uma inspeção nos equipamentos para verificar os sintomas de mau funcionamento tais como: Temperatura elevada de mancais da caixa de gaxetas; Ruídos estranhos; Vibrações.

57 MANUTENÇÃO Manutenção geral Limpar os terrenos das unidades do sistema e seus acessos, desmatando-os e impedindo o acúmulo de lixo. Limpar as caixas das ventosas e dos registros, retirando a areia ou lixo acumulado.

58 MANUTENÇÃO Conservando os prédios Limpar os pisos, varrendo-os, lavando-os e retirando-os e retirando as manchas de óleo. Limpar as instalações sanitárias, lavando lavatórios, bacias e azulejos. Limpar as paredes e esquadrias, espanando-as.

59 MANUTENÇÃO Conservando os equipamentos e ferramentas do sistema Remover a poeira, graxa ou óleo dos motores, bombas, quadros de comando (Parte externa) e barriletes utilizando estopas ou panos com produtos de limpeza; Remover a poeira e graxa suja das ferramentas, utilizando estopa e removedor; Proteger as ferramentas, lubrificando as partes móveis e guardando-as em local apropriado.

60 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Para que possa operar adequadamente o sistema produtor é importante que o operador tenha os conhecimentos básicos sobre os diversos instrumentos de medição, utilizados. Instrumentos de medição: são os equipamentos destinados a identificar as condições de funcionamento do sistema.

61 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Informações iniciais: Os instrumentos de medição utilizados no sistema produtor são: Horímetro Amperímetro Voltímetro Medidor de Energia Manômetro Hidrômetro Macromedidor

62 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Horímetro: é um instrumento elétrico, para registrar o total de horas de funcionamento dos conjuntos motobombas, estando diretamente ligado à alimentação elétrica do conjunto.

63 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Amperímetro: é um instrumento destinado a medir a corrente elétrica, exigida para o funcionamento do conjunto moto-bomba.

64 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Voltímetro: é um instrumento, para medir a tensão elétrica de alimentação do conjunto motobomba.

65 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Medidor de Energia: é um instrumento que registra o total de energia elétrica, consumida pela instalação. Existem medidores de energia para consumidores do Grupo B (<75KW) e consumidores do Grupo A (>75KW - Instalações com subestação elétrica própria). Nos medidores usados no grupo A também registra a energia reativa (KVAr) e o fator de potência de instalação.

66 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Medidor de Energia Grupo B Medidor de Energia Grupo A

67 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Manômetro: é um Instrumento, que mede a pressão no ponto da tubulação onde está localizado.

68 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Hidrômetro: registra a quantidade de água que passa num certo tempo no ponto da tubulação onde está localizado.

69 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO

70 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Macromedidor: de semelhante modo ao Hidrômetro ele registra a quantidade de água que passa num certo tempo no ponto da tubulação onde está localizado, mas é utilizados para diâmetros maiores.

71 LEITURA DE MEDIDORES Para que o operador possa operar o Sistema Produtor e obter as informações sobre as condições dessa operação, é importante que saiba ler os medidores existentes e utilizar o medidor de nível, para medir o nível de água do poço. A leitura é realizada de forma direta, quando o instrumento apresentar o resultado de medição em números (Horímetro (Macromedidor), Manômetro, Medidor de Energia) ou de forma indireta, quando esse resultado precisa ser interpretado Amperímetro, Voltímetro, Manômetro.

72 Leitura indireta de medidores a) Determinando o valor das divisões do trecho da escala O operador inicia a leitura indireta de instrumentos de medição, determinando o valor das divisões do trecho de escala. Para isso, procede da seguinte forma:

73 Leitura indireta de medidores Identificar o trecho da escala, no qual o ponteiro está localizado;

74 Leitura indireta de medidores Determina o valor desse trecho, subtraindo o número menor do maior;

75 Leitura indireta de medidores Identifica o número de partes em que está divido esse trecho;

76 Leitura indireta de medidores Determina o valor de cada parte, dividindo o do trecho pelo número de partes.

77 Leitura indireta de medidores b) Realizando a leitura Determinado o valor das divisões do trecho de escala o operador realiza a leitura. Para isso, procede da seguinte forma:

78 Leitura indireta de medidores Identifica o número de partes que estão compreendidas entre o número menor do trecho e o ponteiro;

79 Leitura indireta de medidores Determina o valor da leitura, multiplicando o número de partes pelo valor de cada parte e somando o resultado ao número menor do trecho;

80 Leitura indireta de medidores Identifica o número de partes que estão compreendidas entre o número menor do trecho e o ponteiro;

81 Leitura indireta de medidores Determina o valor da leitura, multiplicando o número de partes pelo valor de cada parte e somando o resultado ao número menor do trecho;

82 CONTROLE OPERACIONAL O operador deverá preencher os boletins de controle operacional, fornecendo de hora em hora os valores da voltagem, da corrente elétrica, da pressão (obtida no manômetro), número de horas de operação, bem como quaisquer alterações operacionais tais como falta de energia elétrica, sobrecarga, queda de tensão, ou suspensão da operação por defeitos mecânicos.

83 CONTROLE OPERACIONAL O boletim de controle das captações e elevatórias: é o formulário utilizado para o registro das leituras dos diversos instrumentos de controle da operação dessas unidades o que possibilita a análise das condições de funcionamento do Sistema Produtor.

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85 CONJUNTOS ELEVATÓRIOS São equipamentos utilizados para elevar líquidos de um nível mais baixo para um mais elevado. O conjunto moto-bomba é um equipamento formado pela união de uma bomba hidráulica com um motor elétrico, que são ligado através dos seus eixos, denominando-se de acoplamento essa ligação. Os conjuntos motobombas são utilizados para: recalque da água; dosagem da solução de cloro.

86 CONJUNTOS ELEVATÓRIOS a) O conjunto moto-bomba de recalque é utilizado para recalcar a água para um local mais elevado. Como, geralmente, o manancial se encontra em um nível mais baixo do que o do reservatório de distribuição há necessidade de ser utilizado um conjunto moto-bomba para se vencer esse desnível. b) O conjunto moto-bomba dosadora é utilizado para aplicar uma determinda dosagem da solução de cloro, na adutora.

87 CONJUNTOS ELEVATÓRIOS

88 CONJUNTOS ELEVATÓRIOS

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90 Tipos de moto-bombas de recalque a) Turbina: Neste tipo de conjunto, o motor e a bomba funcionam na posição vertical, com o motor instalado sobre um cabeçote na boca do poço podendo ter ainda uma caixa de rolamentos intermediária. A bomba gira por ação de um eixo que a interliga ao motor.

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92 Tipos de moto-bombas recalque b) Submerso: O conjunto moto-bomba submerso funciona com o motor e a bomba na posição vertical e mergulhados na água. A refrigeração do motor é feita através da própria água.

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95 Tipos de moto-bombas recalque c) Submersível: Empregado para o recalque de água em rios, lagos, água acumuladas, sobre tudo quando o desnível de sucção é superior a 7 m. O bombeador é submerso porém o motor pode operar acima do nível da água.

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97 Tipos de moto-bombas recalque d) Bomba centrífuga de eixo horizontal: Existem dois tipos básicos: Bombas bipartidas verticalmente: são as mais comuns e são empregadas em estações elevatórias. Bombas bipartidas horizontalmente: também empregadas em estações elevatórias com maior vazão e permitem a sua manutenção sem desacoplamento dos barriletes.

98 Bombas bipartidas horizontalmente

99 Bombas bipartidas horizontalmente

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