Estações Elevatórias

Transcrição

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2 Estações Elevatórias 2

3 Vazão 3

4 Definição Estruturas utilizadas para o recalque de água na captação, adução, tratamento e distribuição de água. Elevar a água para uma cota mais alta 4

5 Componentes - Equipamentos eletromecânicos: Bomba; Motor; Captação? 5

6 Bomba A determinação da bomba está sujeita aos seguintes aspectos técnicos: - Vazão requerida; - Recalque desejado; - Disponibilidade de peças e simplicidade de reparo; - Economia na instalação e operação. 6

7 Bomba 7

8 Bomba 8

9 Classificações das bombas 9

10 Localização das bombas quanto ao nível de água Bomba afogada: quando o nível da água está localizado a uma cota superior a bomba; Bomba não afogada: quando o nível da água está localizado a uma cota inferior a bomba. 10

11 Componentes - Tubulações: Sucção: tubulação que liga o reservatório inferior à bomba; Barrilete: Conjunto de tubulações que une a saída das bombas a tubulação de recalque. Recalque: tubulação que liga a bomba a ETA ou a reservatórios superiores; 11

12 Exemplo de Tubulações em Casa de Bombas 12

13 Componentes - Construção civil Poço de sucção: Compartimento de onde parte a tubulação que conduz água para a bomba; Casa de bomba: local destinado a execução do processo de recalque de água. Protege as estruturas de bombas e motores contra vandalismo e intempéries climáticas. 13

14 Exemplos de Poços de sucção 14

15 NBR 12214/92 Bombeamento Localização da estação elevatória: Locais protegidos contra inundações e enxurradas; Estabilidade contra erosão; Instalação das bombas junto à tomada de água; 15

16 NBR 12214/92 Bombeamento Recomendações: Quando a bomba operar afogada, deve ser instalado um registro na tubulação de sucção; A tubulação de sucção deve ser a mais curta possível; Quando necessário, deve ser previsto sistema de escorva das bombas 16

17 Dimensionamento do Poço de sucção A seção de entrada deve ser maior que 2,5 d e nunca inferior a 0,50 m; A folga entre o fundo do poço e a parte inferior do crivo ou da seção de entrada, deve ser fixada de 1,0 d a 1,5 d, e nunca inferior a 0,20 m; A distância mínima entre a tubulação de sucção e qualquer parede lateral do poço deve ser de 1,0d e nunca inferior a 0,30 m; 17

18 Exemplos de Poços de sucção 18

19 Dimensionamento do Poço de sucção 19

20 Dimensionamento de Tubulações Tubulações de Sucção: Velocidade máxima: Ver tabela de diâmetros máximos de recalque da aula de adutoras (NBR 12214) 20

21 Dimensionamento de bombas Determinação da potência de funcionamento da bomba Pot * Q* Hman Pot = Potência de funcionamento (W) Q = Vazão (m³/s); γ = Peso específico (9800 N/m³) Hman = Altura manométrica (m); 21

22 Dimensionamento de bombas Determinação do peso específico da água 22

23 Dimensionamento de bombas Determinação da potência absorvida pela bomba Pot B Pot B PotB = Potência da bomba (W ou Kw); Pot = Potência de funcionamento (W ou Kw); nb = Rendimento da bomba (%); 23

24 Dimensionamento de bombas Determinação da potência absorvida pela bomba Pot m Pot m B Potm = Potência do motor (W ou Kw); PotB = Potência da bomba (W ou Kw); nm = Rendimento do motor (%); 24

25 Dimensionamento de bombas Para não se trabalhar com sobrecarga no sistema deve-se estipular folga para os motores, deste modo, para cada potência calculada soma-se: Motores elétricos Conversão Até 02 cv 50% 02 a 05 cv 30% 05 a 10 cv 20% Acima de 10 cv 10% Conversor de unidade: 1 watt = 0, cv 1 Kw = 1, cv 25

26 Dimensionamento de bombas Potências comerciais para motores nacionais (em cv): 1/4 1/3 1/2 3/4 1 1 ½ ½ ½

27 Exercício 1 A cidade de Assaí no estado de Paraná apresenta em sua unidade de captação vazão aproximada de 86L/s. Considerando a temperatura da água de 23ºC estabeleça a potência instalada para funcionamento do motor, após determinação da altura manométrica de 50m. Dados: rendimento da bomba=55% e rendimento do motor=85%. 27

28 Dimensionamento de bombas Determinação da altura manométrica Hman Hmanr Hmans Hman = Altura manométrica; Hmanr = Altura manométrica de recalque; Hmans = Altura manométrica de sucção; 28

29 Dimensionamento de bombas Determinação da altura man. de recalque 8* Q² H manr Hg r J r * LTr ²* D 4 r * g Hmanr = Altura manométrica de recalque (m); Hgr = Altura geométrica (m); Jr = Perda de carga unitária no recalque; LTr = Comprimento total de tubulação por recalque; Dr = Diâmetro de recalque (m). 29

30 Dimensionamento de bombas Determinação da altura geométrica Hg C2 C1 Hg = Altura geométrica (m); C2 = Cota final (m); C1 = Cota inicial (m). 30

31 Dimensionamento de bombas Determinação do diâmetro da tubulação D 1,3* X 0,25 * Q D = Diâmetro (m); X = n/24 (fração de horas por dia); Q = Vazão (m³/s). 31

32 Dimensionamento de bombas Determinação da velocidade V Q A 4Q D² V = Velocidade (m/s) Q = Vazão (L/s) A = Área (m²) D = Diâmetro (m) Considerar velocidade: 0,5m/s x 4,0m/s 32

33 Dimensionamento de bombas Determinação da altura man. de recalque 8* Q² H manr Hg r J r * LTr ²* D 4 r * g 33

34 Dimensionamento de bombas Determinação da perda de carga unitária Q² J r 8 f r ²* gd 5 r Jr = Perda de carga unitária no recalque; Fr = Fator de atrito no recalque; Q = Vazão (m³/s); Dr = Diâmetro de recalque (m). 34

35 Dimensionamento de bombas Determinação do fator de atrito f r 0,0055 * D r 10 Re 6 r 1/3 Fr = Fator de atrito no recalque; ε = Rugosidade (mm); Dr = Diâmetro de recalque (mm); Rer = Número de Reynolds no recalque. 35

36 Dimensionamento de bombas Determinação da Rugosidade 36

37 Dimensionamento de bombas Determinação da Rugosidade 37

38 Dimensionamento de bombas Determinação do número de Reynolds Re r 4Q Drv = Número de Reynolds no recalque; Rer Q = Vazão (m³/s); Dr = Diâmetro de recalque (m); v = Viscosidade da água em certa temperatura (m²/s)x

39 Dimensionamento de bombas Determinação da viscosidade da água 39

40 Dimensionamento de bombas Determinação do comprimento total de tubulação de recalque L Tr T r L r LTr = Comprimento total da tubulação de recalque (m); Tr = Comprimento real da tubulação (m); Lr = Comprimento equivalente das tubulações (m); 40

41 Dimensionamento de bombas Determinação do comprimento equivalente 41

42 Dimensionamento de bombas Determinação da altura man. de recalque 8* Q² H manr Hg r J r * LTr ²* D 4 r * g 42

43 Dimensionamento de bombas Determinação da altura man. de sucção 8* Q² H mans Hg s J s * LTs ²* D 4 s * g Hmans = Altura manométrica de sucção; Hgs = Altura geométrica de sucção; Js = Perda de carga unitária na sucção; LTs = Comprimento total de tubulação por sucção; Ds = Diâmetro de sucção (m). 43

44 Exercício 2 Para atender a demanda de distribuição do sistema de abastecimento da cidade de Nova Olímpia PR (Q: 32L/s e T: 12h) foi requerido a elaboração de uma unidade para recalque da água. Verificou-se ainda que o reservatório de acumulação encontrase a uma cota de 462m, enquanto que a bomba utilizada para recalque situa-se a 433m do nível do mar. Com o uso de adutoras em ferro fundido novo determine a altura manométrica necessária para execução do cálculo de potência. 44

45 Exercício 2 Dados do exercício: Hmans: 4,3m; Equipamentos utilizados no recalque: 1 válvula de retenção; 1 registro de gaveta; 2 cotovelo de 90º; Tr: 510m. 45

46 Cavitação Definição São bolhas de vapor formadas quando a água chega a regiões de maior pressão, havendo liberação de energia que por sua vez é absorvida pelo rotor ou palhetas da bomba. Como evitar sua formação: NPSH disponível NPSH requerido 46

47 Cavitação: Dimensionamento da energia disponível para sucção NPSH d Vs² Hatm Hs Hv HS 0, 6 2g NPSHd = Energia disponível na instalação para sucção; Hatm = Pressão atmosférica local (m H20); Hs = Altura de sucção (m) (Obs: valor negativo em bomba afogada); Hv = Pressão do vapor em função da temperatura (m H20); Hs = Perda de carga na sucção (m); Vs = Velocidade do fluído na sucção (m/s). 47

48 Cavitação em conjuntos elevatórios 48

49 Exercício 3 Em análise ao sistema elevatório de água da cidade de Bonito-MS foi registrado a formação de cavitação. Comprove por meio da aplicação de cálculos a possibilidade de formação deste processo. Caso o mecanismo calculado evidencie a formação de cavitação aponte possíveis alternativas que seriam aplicáveis para resolução do problema. Dados: Altitude: 500m; Perda de carga: 1,7; Altura na sucção: 3,8 m (bomba não afogada); Q: 90L/s; D: 150 mm; NPSHrequerido: 2,2m. 49

50 Considerações Estações elevatórias Recalcar a água para cotas superiores Sucção Recalque 50

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