DIMENSIONAMENTO DE INSTALAÇÃO DE BOMBEAMENTO

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1 DE INSTALAÇÃO DE BOMBEAMENTO Prof. Hugo Alexandre Soares Guedes Website: wp.ufpel.edu.br/hugoguedes/

2 INSTALAÇÃO DE BOMBEAMENTO

3 Dados conhecidos: População: 500 habitantes; Quota diária per capta: 00 L.hab -1.dia -1 ; Desnível de sucção: 4,0 m; Tubulação: PVC (C = 140); Jornada de trabalho da bomba: 8 h.dia -1 ; Comprimento da tubulação de sucção: 10,0 m; Comprimento da tubulação de recalque: 300 m; Coeficiente de reforço (k 1 k ): 1,5; e Desnível de recalque: 11,5 m. Peças especiais: Tubulação de sucção: - 1 válvula de pé; e -1 curva de 90 o. Tubulação de recalque: - curvas de 90 o ; - curvas de 45 o ; - 1 válvula de gaveta; - 1 válvula de retenção; e - Saída livre.

4 Tubulação de Sucção Peças Comprimento (m) tubos retos 10 1 válvula de pé 5 1 curva de 90 o 1,4 Comprimento virtual (L V ) 36,4 Tubulação de recalque Peças Comprimento (m) tubos retos 300 curvas de 90 o ( x1,3),6 curvas de 45 o ( x 0,7) 1,4 1 válvula de gaveta 0,8 1 válvula de retenção 7,1 Saída livre 3,3 Comprimento virtual (L V ) 315,0

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6 a) Cálculo dos diâmetros das tubulações de sucção e recalque: VAZÃO Q 1 nk 1 k q ,5.00 Q1 1,45 Ls (Vazão Contínua) Q 4 8 Q 1 (Vazão intermitente) Q 4.1,45 8 4,35 Ls 1 (Vazão da bomba)

7 a) Cálculo dos diâmetros das tubulações de sucção e recalque: D 1,3 R T 4 0, 5 Q (FÓRMULA DA ABNT ) D R = 1,3( 8 4 ) 0,5 0,00435 D R = 0,065 m = 65 mm (diâmetro não comercial) D R = 60 mm (diâmetro comercial inferior) D S = 75 mm (diâmetro comercial superior) Como: Q = AV V R = 1,54 m.s -1 <m/s OK! [velocidades econômicas] V S = 0,98 m.s -1 <1m/s OK!

8 b) Cálculo da altura manométrica (H m ): H m = H G + h t = (H S +h ts ) + (H R +h tr ) Tubulação de Sucção Peças Comprimento (m) tubos retos 10 1 válvula de pé 5 1 curva de 90 o 1,4 Comprimento virtual (L V ) 36,4 h 10,646Q 1,85 C D L 10,646(0,00435) 36,4 1,85 1,85 VS ts 0, 53 4,87 1,85 4, ,075 S H ms = H S + h ts = 4,0 + 0,53 = 4,53 m m

9 b) Cálculo da altura manométrica (H m ): Tubulação de Recalque Peças Comprimento (m) tubos retos 300 curvas de 90 o ( x1,3),6 curvas de 45 o ( x 0,7) 1,4 1 válvula de gaveta 0,8 1 válvula de retenção 7,1 Saída livre 3,3 Comprimento virtual (L V ) 315,0 h 10,646Q 1,85 C D L 10,646(0,00435) 1,85 1,85 VR tr 13, 5 4,87 1,85 4, ,060 R H mr = H R + h tr = 11,5 + 13,5 = 5,0 m 315,0 m H m = 4,53 + 5,0 = 9,53 m H m = 30 m

10 Ponto de projeto: Hm = 30 m Q = 4,35 L.s -1 = 15,66 m 3.h -1 Catálogo Mark Peerless Diagrama de cobertura hidráulica

11 Diagrama de Cobertura Hidráulica Hm = 30 m Q = 15,66 m 3.h -1

12 Hm = 30 m Q = 15,66 m 3.h -1

13 Hm = 30 m Q = 15,66 m 3.h -1

14 c) Seleção da bomba DIMENSIONAMENTO - Modelo GB: D = 5 mm - Modelo DE: D = 164 mm n = 1750 rpm η = 35 a 40% n = 3500 rpm η = 53,5% c.1) Adotar a bomba cuja curva característica se situa imediatamente acima do ponto de projeto c.) Adotar o ponto de projeto (Q = 15,66 m 3.h -1 ; H m = 30 m) e encontrar a curva característica que passa por esse ponto.

15 d) Cálculo da potência do motor (N) d.1) Considerando a curva situada acima do ponto de projeto - Obtenção do novo ponto de funcionamento - Traçado da C.C. da tubulação H m = H G + KQ (fórmula Universal) H m = H G + K Q 1,85 (fórmula de Hazen-Williams) 30 = 15,5 + K (15,66) 1,85 K = 0,08884 Hm = 15,5 + 0,08884Q 1,85 Q em m 3.h -1 ; H m em m

16 Hm = 15,5 + 0,08884Q 1,85 Q em m 3.h -1 ; H m em m Q (m 3 h -1 ) H m (m) 15,5 16,6 19,7 4,3 30,6 38,3 Tubulação

17 Novo ponto de funcionamento: Q = 18 m 3 h -1 H m = 34 m η = 5% DIMENSIONAMENTO QH m PotB 4, 36cv ,5 N = 1,30.4,36 = 5,67 cv Motor elétrico comercial = 6,0 cv

18 MOTORES A ÓLEO DIESEL Folga = 5% MOTORES A GASOLINA Folga = 50% MOTORES ELÉTRICOS: Potência exigida pela bomba Folga recomendável (%) (Pot) até,0 cv 50,0 a 5,0 cv 30 5,0 a 10,0 cv 0 10,0 a 0,0 cv 15 acima de 0,0 cv 10

19 Observações: Obtenção da vazão inicial de projeto (Q = 15,66 m 3.h -1 ) fechando-se a válvula de gaveta até que a H m seja 37,5 m. Cálculo da potência caso o novo ponto de funcionamento não tivesse sido obtido: QH m ,66.30 PotB 3, 5cv ,535 N = 1,30.3,3 = 4, cv Motor elétrico comercial = 5,0 cv

20 d.) Considerando que a curva característica da bomba será mudada pela variação da rotação do rotor - O diâmetro do rotor, o rendimento e o ponto de funcionamento da bomba (Q = 15,66 m 3.h -1 ; H m = 30 m) devem ser mantidos constantes. - Ponto homólogo de funcionamento: Ponto de funcionamento (conhecido) Ponto Homólogo (de mesmo rendimento) H 1 = 30 m H =?? Q 1 = 15,66 m 3.h -1 Q =?? η = 53,5% η = 53,5% D 1 = 164 mm D 1 = 164 mm n 1 =??? n 1 = 3500 rpm

21 H Q 1 1 H Q cte H Q 30 15,66 0,13 H = 0,13 Q (Q em m 3.h -1, H em m) Curva de iso-rendimento Q (m 3.h -1 ) H (m) 0 17,6 31,3 49,0 70,4

22 H = 0,13 Q (Q em m 3.h -1, H em m) Q (m 3.h -1 ) H (m) 0 17,6 31,3 49,0 70,4 Isorendimento

23 Ponto homólogo: Q = 17, m 3.h -1 H = 35,5 m η = 53,5% (mesmo rendimento) DIMENSIONAMENTO - Nova rotação da bomba Q1 n 1 Q n Q1 15,66 n1 n rpm Q 17,0 - Redução da rotação n 1 d 1 = n d d d ,10 (1 bomba, motor)

24 Potência do motor Pot B QH 75 m , ,535 3,5 N = 1,30.3,5 = 4, cv Motor elétrico comercial = 5,0 cv

25 d.3) Considerando que a curva característica da bomba será mudada pela usinagem do rotor - Rotação é mantida constante Ponto de funcionamento (conhecido) Ponto Homólogo (de mesmo rendimento) H 1 = 30 m H = 35,5 m Q 1 = 15,66 m 3.h -1 Q = 17, m 3.h -1 η = 53,5% η = 53,5% D 1 =??? D 1 = 164 mm n 1 = 3500 rpm n 1 = 3500 rpm

26 Q Q 1 D D 1 Q1 15,66 D1 D mm Q 17,0 - Usinagem U D D mm

27 e) Estudo da bomba quanto à cavitação e.1) Considerando que a C.C. da bomba será mantida NPSH r = 4,5 m (Curva) Altitude = 650 m Temp. média da água = 0 o C P atm 10 0,001 A 10 0, , mca h 10,646Q 1,85 C D L 1,85 1,85 VS ts 0, 68 4,87 1,85 4, ,075 S NPSH d < NPSH r 10,646(18/ 3600) 36,4 P P atm V NPSHd ( H S hts ) 9, (0,38 4 0,68) 4, 30m m Bomba cavitará!!

28 Hm = 34 m Q = 18 m 3.h -1 Tubulação

29 e) Estudo da bomba quanto à cavitação e.) Considerando que a C.C. da bomba será alterada NPSH r = 4,0 m (Curva) Altitude = 650 m Temp. média da água = 0 o C P atm 10 0,001 A 10 0, , mca 10,646Q 1,85 C D L 10,646(15,66/ 3600) 1,85 4, 140 0,075 1,85 1,85 VS hts 4,87 87 S 36,4 0,5m NPSH d P atm P ( V H S h ts ) 9, (0,38 4 0,5) 4,47m NPSH d > NPSH r Bomba não cavitará!!