Bombas & instalações hidráulicas

1.036 visualizações

Publicada em

hidraulica

Publicada em: Indústria automotiva
0 comentários
1 gostou
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
1.036
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
2
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
63
Comentários
0
Gostaram
1
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Bombas & instalações hidráulicas

  1. 1. ~T-. =--= =~ = E _ÍrÁAÍÊEQ 11'12'- ›- íI5-li'v__*_[| ›r~ _Jglâkfã FÉÍHL? ,hnnkm L» 'Ã "ÍÍÚ fÍÍiIlWs'
  2. 2. 07-6175 G7 2007 Sérgio Lopes dos Santos Dados Internacionais dc Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil). Santos, Sérgio Lopes dos Bombas &instalações hidráulicas / Sérgio Lopes dos Santos. -- São Paulo: LCTE Editora, 2007. Bibliografia ISBN 978-85-98257-56-3 l. Bomba hidráulicas I. Título. CDD-621-252 Indices para catálogo sistemático: 1. Bombas e instalações hidráulicas 621.252 Créditos Capa: .Sé/ gia Lapa Arte: Cleonice Molina (IRESI-FEI) Produção gráfica: Roberto Mel/ a Junior Reservados todos os direitos de publicação à LCTE Editora (LCTE Editomé uma divisão da PAYM Gráfica e Editora Ltda. ) LCTE Editora Rua Venâncio Aires, 346 - São Paulo - SP CEP 05024-030 - Tel: (11) 3673-6648 Fax: (11) 3872-8852 www. lcte. com. br lcte@lcte. com. br
  3. 3. Apresentação A necessidade de movimentação de líquidos, para diferentes finalidades, tem empenhado a humanidade desde a antiguidade. Mais recentemente, a intuição e a observação, utilizadas para as antigas aplicações, fo- ram se transformando numa ciência que orienta a tecnologia atual. A compreensão e a modelagem de qualquer fenômeno são fundamentais para dirigi-Io rapidamente aos resultados esperados, quanto ao desempenho e quanto ao rendimento. O transporte de líquidos, ou mais amplamente, o transporte de fluidos íncompressíveis, tem os seus fundamentos na Mecânica dos Fluidos e conta com inúmeras aplicações na prática da engenharia. Apesar da Mecânica dos Fluidos ser a base, a compreensão das aplicações torna-se mais confortável quando as leis genéricas dessa disciplina forem interpretadas para casos particula- res, como o deslocamento de fluidos incompressiveis, onde algumas simplificações das variá- veis são possiveis. Além disso, não cabe à Mecânica dos Fluidos vasculhar e desvendar a exis- tência dos elementos práticos para a execução de um projeto de engenharia. Esta tarefa é a vocação de um conhecimento profissionalizante, como aquele abordado por este livro ou por outros que tratam do mesmo assunto. Por falar em livros, existem inúmeros sobre a matéria e alguém poderá perguntar, porque mais um? Acontece que o professor Sergio Lopes dos Santos, por muito tempo, foi professor de Mecânica dos Fluidos e ao escrever este livro soube, como nenhum outro autor, fluir clara e su- avemente dos conhecimentos fundamentais dessa disciplina para a sua utilização na prática da engenharia. Este cuidado permite que haja uma compreensão profunda dos conceitos, o que amplia de maneira infinita a possibilidade do uso dos conhecimentos introduzidos pelo livro na solução de problemas. Quando isto não é feito, mudanças de situações podem exigir um gran- de esforço do leitor ou até a aplicação errada nos diferentes casos práticos. O livro trata quase que exclusivamente de bombas centrífugas e de sua seleção para al- guma instalação que precise ser executada. Entretanto, dentro deste enfoque, aborda-se com muita clareza tudo o que é necessário para essa tarefa. A capacidade didática do autor e seu perfeccionismo marcam todos os capítulos, fazendo com que a obra possa tornar mais fácil a solução dos problemas, tanto para os estudantes de engenharia, como para engenheiros ou tecnólogos envolvidos em projetos de instalações. Os exercícios propostos são muito ilustrativas e ajudam o leitor a veriñcar se realmente entendeu a teoria. Além disso, no final de cada capitulo, como inovação, existem questões de revisão que auxiliam o leitor a verificar se o estudo realizado foi bem sucedido ou se deverá ser aprimorado com maior atenção em alguns itens. As tabelas e gráficos do Apêndice, além de serem necessários para a solução dos proble- mas propostos, são de grande utilidade para as aplicações em projetos de engenharia. Em resumo, pelas caracteristicas didáticas é uma obra insuperável e para a utilização prá- tica, certamente facilitará as tarefas do projetista. Deixo aqui um incentivo para o autor, para que ele continue a ampliar esta obra, com a mesma qualidade e a mesma clareza, completando os conhecimentos sobre os assuntos ineren- tes a Sistemas Fluidomecânicos; os engenheirandos e os engenheiros do ramo certamente a- gradecerão este esforço. Prof. Franca Brunett¡
  4. 4. Prefácio Após quinze anos ministrando aulas de Máquinas Hidráulicas, juntei todo o material co- letado e surgiu em 1995 a primeira edição da apostila de Bombas & Instalações Hidráulicas, seguida, um ano depois (1996), da segunda edição, apenas com o acréscimo de exercícios pro- postos. Dez anos depois (2006) volto a lançar nova edição desta apostila. A terceira edição, completamente atualizada, foi utilizada e testada durante três semestres, servindo como uma preparação para a edição deste livro. Durante todo este tempo pude verificar a utilização e o aproveitamento da mesma du- rante as aulas, concluindo que os objetivos foram alcançados. Diante de tantas obras de valor, muitas citadas na bibliografia, a intenção nunca foi concorrer com as mesmas, mas sim auxiliar didaticamente as nossas aulas. O sucesso fo¡ alcançado pelo conteúdo assimilado pelos alunos, verificado nas discussões técnicas mantidas com os mesmos nos finais de semestre, garantindo que a partir da base deixada pelo curso poderão voar mais alto em busca de novos horizontes e, acredito, preparados para isto. Lembro da primeira edição que foi lançada com doze exercicios e um ano depois, aten- dendo aos pedidos dos alunos, surgiu a segunda edição, aumentando apenas o número de e- xercícios para vinte e cinco. Durante todo este tempo, uma das maiores cruzadas foi convencer os alunos da importância do estudo da teoria antes da execução dos exercícios, mas os tempos são outros e as opções aumentaram para os jovens, que buscam resultados rápidos, incentiva- dos pela velocidade das comunicações e das informações. A propósito, recordo de uma conversa mantida com o meu ilustre "Mestre", Professor Franco Brunetti, hoje meu colega, me honrando com a apresentação deste livro, lembrando de como, sentado na carteira como seu aluno, ficava extasiado diante da sua postura, da didática, da seriedade e da competência nas aulas de Mecânica dos Fluidos e de Motores e Combustão Interna, que ainda não consegui imitar, e especialmente dos conselhos e orientações sempre bem-vindas e que contribuíram muito para minha formação. Conversando sobre as aplicações da “Semelhança", cujas bases lançadas na "MecF/ il' são aproveitadas por esta disciplina, recorde¡ das suas ótimas aulas, mas, para meu espanto, escutei do meu "Mestre" que elas mudaram muito, e para melhor, pois ele aprendeu e assimi- Iou muito mais a respeito, transformando todo o curso, acrescentando que esse assunto de- pende de maturação, de tempo, estudo e reflexão para a completa compreensão do mesmo. Levando isto em conta, tento passar aos alunos a necessidade de estudo, diário e fre- qüente, para que o tempo faça a sua parte. Para auxiliar, não aumentei muito o número de e- xercícios propostos na última edição como apostila, mas no fim de cada capitulo foram coloca- das questões teóricas, sempre no último item com o título "Revisão". Um Apêndice foi criado com as soluções de todas as questões teóricas, mas deixo um alerta, devem ser exaustivamen- te enfrentadas antes da simples verificação das respostas, o que exigirá a leitura e estudo dos detalhes da matéria. O trabalho foi grande, juntar a antiga edição com as lembranças das muitas estratégias didáticas utilizadas nas aulas e que deveriam ser acrescentadas. Buscar novas informações e atualizar os exemplos, transformar antigos desenhos feitos à mão-livre em arquivos eletrônicos, mas desta vez tive a colaboração de muitas outras pessoas. Agradeço especialmente à minha companheira Alice Corte, que além da compreensão diante do tempo gasto na empreitada, trabalhou comigo ombro a ombro, exercendo a sua ati- vidade de professora, fazendo a revisão ortográfica e também opinando, sugerindo e cuidando dos detalhes. Agradeço ao pessoal de casa, Daniel Santos e Dênis Corte, e também ao meu a- luno Douglas Romão, pelo talento, na ajuda da construção de muitas figuras utilizadas. Agradeço ao Professor Franco Brunetti, que além de meu professor, de Mecânica dos Fluidos e Motores, me deu a chance de entrar para a área de Máquinas Hidráulicas, me orien- tando na montagem do curso. Agradeço ao Professor Gilberto Oswaldo Ieno, que foi meu pro- 7
  5. 5. fessor de Máquinas Hidráulicas, hoje também meu colega, e que sempre me incentivou muito nesta área, além de me aconselhar muito, proñssionalmente e pessoalmente. Agradeço ao meu grande amigo Professor José Roberto Coquetto, meu “irmão" em “MecFlu", que sempre opinou e me incentivou muito. Agradeço aos companheiros, Professores Mario Luz Teixeira e Carlos Donizetti de Oliveira, que trabalharam comigo nas disciplinas, desde 1980, e que muito contri- buiram para o bom andamento das mesmas. Agradeço à Professora Elaine Baltasar de Araújo pelo apoio e revisão gramatical da primeira edição da apostila. Agradeço aos muitos alunos que já passaram pelas nossas aulas, pelo olhar atento e sugestões que fui coletando. Enfim, agra- deço especialmente pela boa vontade de todos. l l l l Prof. Sérgio Lopes dos Santas Agosto/2007
  6. 6. Sumário CAPÍTULO 1 - INSTALAÇÕES E TUBULAÇÕES 1.1 - Considerações Iniciais sobre Projetos de Instalações . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 1.2 - Escolha do Material dos Tubos . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 1.3 - Diâmetro dos Tubos . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 1.4 - Normas Dimensionais . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 1.5 - Junção dos Tubos . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 1.5.1- Rosca . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 1.5.2 - Solda . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 1.5.3- Flange . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 1.6 - Válvulas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 1.6.1 - Válvulas de Bloqueio . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 1.6.2 - Válvulas de Controle de Fluxo . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 1.6.3 - Válvulas de Controle Unidirecional . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 1.6.4 - Válvulas Controladoras de Pressão . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 1.6.5 - Válvulas Solenóide e Termostatica . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 1.7 - Considerações Finais . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 1.8 - Revisão . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . CAPÍTULO 2 - CLASSIFICAÇÃO DAS BoMBAs 2.1 - Classificação das Máquinas Hidráulicas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 2.1.1 - Máquinas Motrizes . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 2.1.2 - Máquinas Mistas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 2.1.3 - Máquinas Geratrizes . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 2.2 - Classificação das Bombas - Quanto ao Deslocamento . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.2.1 - Bombas de Deslocamento Positivo ou Volumétricas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.2.1.1 - Características das Bombas Rotativas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.2.2 - Bombas de Deslocamento Não-Positivo ou Dinâmicas . ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.2.2.1 - Associações, Fabricantes e Selo Procel . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 2.2.2.2 - Bomba Centrífuga Radial . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.2.2.3 - Bomba Centrífuga Helicoidal . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 2.2.2.4 - Bomba Centrífuga Diagonal . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 2.2.2.5 - Bomba Axial . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.3 - Seleção de Bombas Dinâmicas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.4 - Desmontagem de Bomba Centrífuga Radial . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.4.1 -Início da Desmontagem . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.4.2 - Anel de Desgaste ou de Vedação . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 2.4.3 - Furos no Rotor . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.4.4 - Tampa de Pressão e Luva Protetora de Eixo . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 2.5 - Selagem de Bombas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.5.1 - Selagem por Gaxetas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.5.1.1 - Outras Informações sobre Gaxetas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.5.2 - Selo Mecânico . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 2.5.2.1 - Outros 'lipos de Selos . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.5.2.2 - Outras Informações sobre Selos Mecânicos . ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 2.6 - Revisão . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 13 14 14 17 19 19 19 19 19 20 20 20 21 22 22 23 25 25 26 27 28 28 29 33 36 37 38 38 38 38 40 41 42 42 43 43 43 45 46 47 48 49
  7. 7. CAPÍTULO 3 - CURVAS CARACTERÍSTICAS - INSTALAÇÕES rs BOMBAS 3.1 - Curva Característica de uma Instalação (CCI) . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 51 3.2 - Curva Característica de uma Bomba (CCB) . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 54 3.3 - Ponto de Funcionamento . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 55 3.4 - Exemplos de Curvas Características . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 56 3.4.1 - Tanques com Mesmo Nível . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 56 3.4.2 - Escoamento por Gravidade . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 56 3.4.3 - Bomba Booster em By-Pas: .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 57 3.4.4 - Circuito Fechado . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 58 3.5 - Cálculo das Perdas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 58 3.5.1 - Obtenção do Comprimento Total . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 59 3.5.2 - Obtenção do Coeficiente da Perda de Carga Distribuída . ... ... ... ... ... ... ... .. . . 61 3.5.2.1 - Vazão Necessária Conhecida . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 61 3.5.2.2 - Vazão Necessária Desconhecida . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 62 3.6 - Modificações das Curvas Características das Instalações . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 63 3.6.1 - Alterações dos Níveis dos Tanques . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 64 3.6.2 - Fechamento de Válvula . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 65 3.6.3 - Tempo de Serviço - Envelhecimento . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 65 3.7 - Exemplo de Cálculo . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 66 3.8 - Revisão . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 71 CAPÍTULO 4 - SEMELHANÇA 4.1 - Considerações Iniciais . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 73 4.2 - Grandezas Beneficiadas no Funcionamento de uma Bomba . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 73 4.2.1 ~ Variação da Carga Cinética . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 73 4.2.2 - Variação da Carga Potencial . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 74 4.2.3 - Variação da Carga de Pressão . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 74 4.3 - Grandezas Envolvidas no Funcionamento de uma Bomba . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 75 4.4 - Relações Adimensionais . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 75 4.5 - Grandezas neutras ou Auxiliares . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 78 4.5.1 - Fluido Utilizado . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 78 4.5.2 - Tamanho da Bomba . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 78 4.5.3 - Rotações Utilizadas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 79 4.6 - Semelhança Completa . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 80 4.6.1 - Exemplo de Utilização das Leis da Semelhança . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 82 4.6.2 - Exercício Proposto . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 83 4.7 - Aplicações Práticas - Casos Particulares . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 83 4.7.1 - Mudança de Fluido . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 83 4.7.2 - Mudança de Rotação . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 84 4.7.2.1 - Correção de Rotação na Curva Característica . ... ... ... ... ... ... ... ... .. 86 4.7.2.2 ~ Variadores de Velocidade . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 86 4.7.3 - Mudança de Bomba ~ Referente ao Tamanho . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 87 4.8 - Alterações do Diâmetro do Rotor . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 88 4.8.1 - Curvas Topográñcas de Mesmo Rendimento . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 90 4.8.2 - Sobre a Obtenção das Curvas para Diâmetros Diferentes . ... ... ... ... ... ... ... .. 92 4.8.3 - Método Prático de Obtenção das Curvas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 92 4.8.4 - Método “Karassik" para Obtenção das Curvas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 92 4.8.5 - Método "Stepanoff" . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 93 4.9 - Campo de Aplicação das Bombas - Diagrama de Tijolos . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 94 4.10- Sobre a Numeração das Bombas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 95 4.11- Exercício Proposto de Comprovação Teórica . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 98 4.12- Influência da viscosidade . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 98 10
  8. 8. 4.12.1 - Bomba para Agua Conhecida . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 100 4.12.2 - Bomba para Agua Desconhecida . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 102 4.13- Revisão . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 104 CAPÍTULO s - ROTAÇÃO ESPECÍFICA 5.1- Considerações Iniciais . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 107 5.2 - Bomba Unidade . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 107 5.3 - Rotação Específica - Definição . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 110 5.3.1 - Unidades de Rotação Específica . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 111 5.3.2 - Rotação Específica Americana . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 111 5.3.3 - Rotação Específica com Potência Unitária . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 112 5.4 - Classificação das Bombas - Segundo a Rotação Específica . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 112 5.4.1 - Características dos Tipos das Bombas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 114 5.5 - Variação do Rendimento em função da Rotação Específica . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 115 5.5.1 - Verificação do Rendimento de uma Bomba . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 115 5.5.2 - Aplicação no Projeto de Bomba . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 118 5.6 - Escolha da Rotação através de Rotação Específica . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 118 5.7 ~ Outras aplicações de Rotação Específica . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 119 5.7.1 - Exercício de Aplicação Resolvido - Carga Significativa . ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 119 5.7.2 - Exercício de Aplicação Proposto - Vazão Significativa . ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 129 5.7.2.1 - Considerações Teóricas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 129 5.8 - Revisão . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 132 CAPÍTULO 6 - ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS 6.1 - Considerações Iniciais . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 135 6.2 - Bombas Associadas em Série . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 135 6.2.1 - Curva Característica da Bomba Associação - Série . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 136 6.2.1.1 - Bombas Iguais - Série . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 136 6.2.1.2 - Bombas Diferentes - Série . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 137 6.2.1.3 - Obtenção da CCI - Associação em Série . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 138 6.3 - Bombas Associadas em Paralelo . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 139 6.3.1 - Curva Característica da Bomba Associação - Paralelo . ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 141 6.3.1.1 - Bombas Iguais - Paralelo . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 141 6.3.1.2 - Bombas Diferentes - Paralelo . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 142 6.3.1.3 - Obtenção da CCI - Associação em Paralelo . ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 143 6.3.1.4 - Correção de Curvas - Associação em Paralelo . ... ... ... ... ... ... ... . . . 145 6.4 - Revisão . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 146 CAPÍTULO 7 - CAVITAÇÃO 7.1 - Apresentação do Fenômeno . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 149 7.2 - Cavitação em Bombas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 150 7.2.1 - Pré-rotação na Entrada da Bomba . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 152 7.2.2 - Conseqüências da Cavitação . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 152 7.2.3 - Resistência dos Materiais Quanto à Cavitação . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 155 7.2.4 - Outros Aspectos da Cavitação . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 156 7.3 - Veriñcação Quanto à Cavitação . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 156 7.3.1 - Verificação pela Pressão de Entrada . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 156 7.3.2 - Verificação pelo "NPSH" . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 156 7.4 - Estudo do NPSHd - Disponível para uma Instalação . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 157 7.5 - Verificação Quanto à Cavitação . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 160 11
  9. 9. 7.6 - Projeto de uma Instalação - Roteiro . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 162 7.7 - Recursos para Elevar o NPSHd . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 153 7.7.1 - Alterações das Pressões . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 163 7.7.2 - Alteração da Altura de Sucção . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 164 7.7.2.1 - Bomba Acima do Nível do Manancial . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 164 7.7.2.2 - Bomba Abaixo do Nível do Manancial - “Afogada" . ... ... ... ... ... . . . 165 7.7.3 - Alteração da Perda de Carga na sucção . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 166 7.7.4 - Alteração de Rotação . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 167 7.8 - Alterações da Curvas Provocadas por Cavitação . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 168 7.9 - Ensaios de Cavitação . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 168 7.9.1 - Ensaio com Bomba de Vácuo . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 169 7.9.2 - Ensaio com Poço de Cavitação . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 170 7.10 - Estudo do NPSHr - Requerido para uma Bomba . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 171 7.10.1 - Curvas de NPSHr para outros Tipos de Bombas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 172 7.11 - Recursos para Diminuir o NPSHr . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 173 7.12 - Revisão . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 176 BIBLIOGRAFIA 179 APÊNDICE I - TABELAS E GRÁFICOS TG-1 - Tabela de Velocidades Recomendadas para Fluidos . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 183 TG-2 - Dimensões Normalizadas - ANSI - Tubos de Aço . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 184 TG-3 - Comprimentos Equivalentes - Conexões - Fundição Tupy . ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . . 185 TG-4 - Comprimentos Equivalentes - Conexões / Bocais - Fundição Tupy . ... ... ... ... ... . . . 186 TG-5 - Comprimentos Equivalentes - l/ álvulas - CSVI - ABIMAQ . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 187 TG-6 - Comprimentos Equivalentes - Abaco - Crane Co. .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 188 TG-7 - Diagrama de Moody-Rouse . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 189 TG-8 - Variação da viscosidade de Diversos Líquidos com a Temperatura . ... ... ... ... ... .. . . 190 TG-9 - Potências Comerciais para Motores Elétricos . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 191 TG-10- Gráfico de Correção / viscosidade - Hydraulic Institute - Grandes Vazões . ... ... .. 192 TG-11- Gráñco de Correção / viscosidade - Hydraulic Institute - Pequenas Vazões . ... . . . 193 TG-12- Gráficos: Água e Diversos Líquidos - Variação da Pressão de Vapor . ... ... ... ... ... .. 194 APÊNDICE II - EXERCÍCIOS Exercícios propostos . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 197 APÊNDICE III - RESPOSTAS Revisões - Soluções Capítulo 1 . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 239 Capítulo 2 . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 240 Capítulo 3 . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 241 Capítulo 4 . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 243 Capítulo 5 . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 245 Capítulo 6 . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 248 Capítulo 7 . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . . 250 Exercícios Propostas - Respostas . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 252 12
  10. 10. CAPÍTULO 1-INSTALAÇÕES E TUBULAÇÕES 1.1 - Considerações Iniciais sobre Projetos de Instalações Normalmente, quando é feita a encomenda do projeto de uma instalação hidráulica in- dustrial, são fornecidos, no minimo, o local donde o fluido deve ser retirado, o local onde o flui- do deve che ar e o consumo de fluido. Tomemos como exem lo a ñ . 1.1 abaixo. “tanque superior" Fig. 1.1 g, CONSUMO 7 “m anancial" O projetista deve verificar essas posições no local e, através de uma planta, estudar o traçado da instalação, ou seja, por onde devem passar os tubos. Dessa forma, reservando um espaço para o conjunto moto-bomba, temos de imediato um esboço da instalação que está re- presentado na fi . 1.2. Fig. 1.2 Podemos dividir a instalação em duas partes: sucção e recalque. Da seção (1) (nível do manancial) até a seção (e) (entrada da bomba) temos a “tubulação de sucção", nome atribuído às características de pressão da seção de entrada da bomba. Já que o fluido não pode ser "pu- xado", a bomba tem que criar uma situação para que o mesmo seja empurrado, no caso, a pressão atmosférica do local que age no nível do manancial. Da seção (s) (saída da bomba) até a seção (2) (nível desejado para o tanque superior) temos a “ ubulação de recalgue", nome a- tribuido pelo fato do fluido só poder ser empurrado, ou recalcado. A partir disso o projetista deve selecionar componentes para a montagem da instalação, tais como: tubos (materiais, diâmetros), meio de ligação dos tubos, válvulas, conexões e outros, para depois iniciar o cálculo da instalação. Embora necessitamos de inúme- ras informações sobre tubulações industriais, encontraremos a seguir somente o necessário pa- ra a seqüência do assunto principal (estudo das bombas), pois muitos detalhes vão além dos nossos limites. Numa instalação, o conjunto moto-bomba é um componente, mas vamos consi- derá-lo como o principal deles. 13
  11. 11. Nota: Para maiores informações a respeito, recomendamos o livro "Tubulações Industria/ sí do Eng" Pedro Car/ os da S/ iva Tel/ es, em dois volumes, voi. 1.' Materia/ s Projeto e Montagem e vol. II: Cálculo (Re/ f Bibliográficas 14 e 15) 1.2 - Escolha do Material dos Tubos Em primeiro lugar devemos escolher o material dos tubos. Para essa escolha devem ser considerados: tipo de fluido, pressão, temperatura, agressividade, contaminação, custos etc. Existem diversos materiais que podem ser utilizados, tais como: aço carbono, liga, inox, ferro fundido, não ferrosos como o cobre, latão, aluminio, não-metálicos como plásticos, cimen- to-amianto etc. O mais utilizado nas instalações hidráulicas industriais é o tubo de aço carbono, pois é o que apresenta a menor relação custo/ resistência mecânica. Por esse motivo, usá-lo- cmos como exemplo. Nos cálculos de diâmetros e procedimentos para normalização, utilizare- mos o aço carbono como exemplo, mas deveremos agir de forma idêntica, qualquer que seja o material selecionado. Os tubos dc aço podem ser encontrados com ou sem costura. Costura e' o nome dadoà 101m3. Desse modo, na fabricação, os tubos com costura recebem solda, os sem costura, não, que por sua vez são mais resistentes por não apresentarem o ponto fraco representado pela solda. De acordo com a proteção que possuem, os tubos de aço são comercializados como ty; bos pretos ou galvanizad s. O tubo galvanizado não pode ser soldado, pois este processo quei- ma a galvanização. E muito utilizado no transporte de água porque apresenta maior resistência à corrosão, uma vez que é revestido de zinco depositado a quente. O tubo preto não tem pro- teção. 1.3 - Diâmetro dos Tubos Escolhido o material, precisamos determinar o diâmetro dos tubos. O cálculo do diâme- tro das tubulações é um item muito importante no projeto de uma instalação. Para explicarmos melhor, suponhamos que uma instalação necessite de uma vazão Para essa vazão existe certamente um diâmetro que chamamos de "ótimo". Esse diâmetro deve ser entendido como um diâmetro economicamente conveniente, ou seja, que o custo total da instalação seja o menor possivel. O custo total (CT) pode ser determinado por: CT= C5+CL eq. 1.1 onde: o Cg = custo do conjunto moto-bomba - incluindo: custo de aquisição, de instalação, de operação e de manutenção. o CL = custo da linha - incluindo: custo de aquisição dos tubos, das válvulas, das cone- xões, da mão-de-obra de assentamento dos tubos etc. , Fig. 1.3 l T T T t ri . Qcte: >Ó-›Hp-›HB-›NB: >CB+CL= CT ' u U u U l _'_ ' v Acima, na ñg.1.3, temos uma relação de dependência entre as grandezas envolvidas, onde Hp: perda de carga total da instalação; Ha: carga manométrica da bomba e Na: potên- cia da bomba. Se aumentarmos muito o diâmetro da tubulação em relação ao Dam. .., (desconhecido) teremos uma diminuição das perdas, pois a vazão é constante e a velocidade diminui. Como as perdas diminuem, o trabalho da bomba também diminui, gerando uma redução da carga ma- 14
  12. 12. nométrica e da potência da bomba. Dessa forma, o custo do conjunto moto-bomba é baixo, no entanto, grandes diâmetros provocam um aumento significativo no custo da linha. Se diminu- irmos muito o diâmetro da tubulação, teremos um aumento das perdas, provocando um au- mento da carga manométrica, da potência exigida pela bomba e, por conseguinte, do custo da bomba; em compensação, com pequenos diâmetros, o custo da linha é baixo. p/ Q 3:7 Dótimo = : > CTmínimo Para determinarmos o diâmetro "ótimo", correspondente a um equilibrio nos custos que acabe gerando um custo total mínimo, definiremos algumas grandezas: o P1 = custo médio por unidade de potência, para o conjunto elevatório (custo do “CV" instalado). o P2 = custo médio do assentamento dos tubos, por unidade de comprimento e por unidade de diâmetro. C C onde: P1 = NBr¡ eq.1.2 e P2 = L eq.1.3 Nr = potência absorvida da rede Note o leitor que os valores de P1 e P2 são de obtenção complicada, pois dependem de pesquisas junto a fabricantes de bombas, motores, válvulas, tubos etc. se CT = C3¡ + CL; , substituindo pelas equações 1.2 e 1.3, temos: CT= P1.Nr+P2.L. D eq.1.4 Flg.1.4 mg_ 15 Da fig. 1.4, temos que: N NB l] = - e n = - B Na '" N, Para obtermos o rendimento global do conjunto moto-bomba, multiplicamos o rendi- mento da bomba pelo rendimento do motor, assim: _ _ N NB _ N _YQHB - 11g 118 nm-mXí-m- Nr entao, ,_ YQHB (emCV) eq15 7 -ng 15
  13. 13. E, !as Na fig. 1.5, chamando “Hest" de altura estática de elevação, temos: H1 +HB = H2 +Hp1,2 = > HB = Hest +Hpllz eq. 1.6 Utilizando o método do comprimento equivalente: LT= Lma¡ + LcqT e substituindo na equação 1.6 a perda de carga total pela fórmula da perda de carga distribuída: HB : Hey +r__ eq.1.7 , substituindo na equação 1.7 Substituindo o Nr da equação 1.4, pela equação 1.5, e trocando a carga manométrica HL; (presente na equação 1.5) pela equação 1.8 obtemos: 8 - r . LTQZ nzDsg CT= P1 *Q . [He5¡+ P2-L -D .1.9 75119 J+ T eq Para Ievantarmos graficamente a função CT= f(D), começamos pelas funções C3=f(D) e CL= f(D), observando o comportamento dos custos em relação à variação de diâmetro, veri- ñcada na fig. 1.3. l C A Na ñg.1.6, observamos que i função Cg= f(D) é decrescente, e a função CL= f(D), crescente. Para ob- termos CT= f(D), basta somarmos as duas (fig. 1.7). Dessa forma, o diâmetro eco- nomicamente conveniente (Dógmg) cor- responde ao mínimo custo (Cmm). C Fig. 1.7 Cmínímo Dólímo 16
  14. 14. Para que o custo seja mínimo dC/ dD= 0, ou seja, no extremante da função (Cmm), a derivada vale "zero". Portanto, derivando a equação 1.9 em relação ao diâmetro, temos: 3 n n r CT = O+-JYQ7Ê18É LT '(~5)-D'6 +P2-LT =0 . ngJt g D5.P2.¡74 : vQ3P1-8~f-L -5 75 . ng. n2.9,8 D5 = y. Q3.P1.f 181 ¡3-P2-ng P1 y. f D = í-m- . LIO 6P2 Í]g. ].81¡3 Ja eq íííwííz : K A equação 1.11 é conhecida como fórmula de Bresse. Essa fórmula, aparentemente sim- ples, traz na constante "K" uma incerteza muito grande, pois além de ser muito difícil conseguir os valores de P1 e P2, sabemos que o "f" depende da vazão e do diâmetro, podendo variar de 0,02 a 0,04 aproximadamente, e o rendimento global depende da bomba, do motor e da po- tência do mesmo. Segundo os defensores dessa fórmula no Brasil, a constante "K" varia de 0,8 a 1,2. No entanto, isso representa uma variação no diâmetro, que é tanto maior quanto maior é a vazão. Assim, o uso dessa fórmula é discutível, podendo ser utilizada num cálculo rápido para uma orientação sobre a ordem de grandeza do diâmetro. Alguns autores preferem tabelar as velocidades de acordo oom o tipo de serviço ou tipo de fluido a ser utilizado, recomendando faixas de velocidades consagradas na prática, como ge- radoras de diâmetros economicamente convenientes. No Apêndice I - Tabelas e Gráficos, o lei- tor encontrará uma tabela de velocidades recomendadas (T G-1) retirada do livro "Tabelas e Gráficos para Projetos de Tubulações" - de Silva Telles e Darcy Barros (ref. bibliográfica n° 13). Essa obra apresenta tabelas, gráficos e orientações necessárias no dia-a-dia do projetista de instalações e representa uma ferramenta valiosa para quem for trabalhar nessa área. Portanto, utilizando a tabela, podemos determinar o diâmetro da seguinte forma: OU. .. 2 "D D = É eq. 1.12 4 1r. V Q= v.A= v› Com a vazão necessária e a velocidade recomendada calculamos um diâmetro D'. Com esse diâmetro, entramos numa tabela de diâmetros comerciais para normalizá-Io. Com o diâ- metro normalizado D, recalculamos a velocidade, verificando se está dentro da faixa recomen- dada. 1.4 - Normas Dimensionais De acordo com o material temos uma norma dimensional correspondente. Para alguns casos temos várias normas dimensionais, no entanto, para o nosso curso vamos manter o "É bo de aço" como exemplo e para outros materiais o procedimento será idêntico, ou seja, deve- rá ser consultada a norma dimensional correspondente. Antes da norma atual, os tubos de aço eram fabricados com três espessuras diferentes: 17
  15. 15. o Peso Normal - Standard - Std o Extra-Pesado - Extra-Strong - XS o Duplo Extra-Pesado - Doub/ e Extra-Strong - MS A norma atual ANSI B 36.10 adotou a série "Schedule NUMBER' para determinar a es- pessura de parede. O tubo é apresentado com um diâmetro nominal (onom) comercial, expres- so em polegadas, que não coincide com o diâmetro interno. Para cada @nom existe uma série de espessuras de parede. Como para cada @nom o diâmetro externo é fixo, quanto maior a es- pessura de parede, menor o diâmetro interno (Vide tabela da fig.1.8). Portanto, para se conse guir o diâmetro interno de uma tubulação, é necessário que as normas dimensionais sejam consultadas. A espessura de parede é identificada por um número que acompanha a sigla "SCHC Es- se número, que varia de 10 a 160, é obtido pela equação 1.13, que não deve ser utilizada para dimensionamento. SCH = 1000 'p eq. 1.13 E onde: p = pressão interna de trabalho (psi) õ = tensão admissível do material (psi) As espessuras normalizadas podem ser identiñcadas pela série: SCH: 10-20-30-40-60-80-100-120-140-160 Portanto, quanto maior o número, maior a espessura de parede. Nem todas as espessu- ras normalizadas são comerciais. A mais utilizada é a representada pelo SCH 40, que corres- ponde ao antigo "Std". O SCH 80 corresponde ao "XS", enquanto que o “XXS" não tem cones- pondência, pois possui uma espessura de parede maior que a do SCH 160. Tomando como exemplo um tubo de 1" de unem. Seja qual for a espessura da parede, o diâmetro externo será sempre o mesmo, de 1,315" ou 33 mm. Na tabela abaixo (Fig. 1.8) te- mos os diâmetros internos (D. ) de acordo com a numeração Schedule. Observe que quanto maior o número Schedule, menor será o diâmetro interno, pois maior será a espessura da pa- rede. (O XXS foi colocado apenas como comparação) A espessura de parede pode ser calculada pela equação 1.14, recomendada pela norma ANSI. B.31: t = M - P? ( pD + CJ eq. 1.14 onde: p = pressão interna de projeto; õ = tensão admissível do material na temperatura de projeto; D = diâmetro externo; E = eficiência de solda para tubos com costura (para tubos sem costura E=1); y = coeficiente, função do material e da temperatura; C = es- pessura adicional para abertura de roscas e chanfros, corrosão, erosão; M = tolerância de fabricação. Os valores de E, y, C e M são tabelados ou recomendados pela norma. Para casos mais simples, podemos empregar as seguintes fórmulas: 18 r
  16. 16. t= -2-: eq. 1.15 (Barlow) para D/ t > 6 (parede fina) . G D E - p . t= -- 1 - _ eq. 1.16 (Lame) para D/ t entre 4e6 2 c: + p Normalmente, a espessura do SCH 40 é suficiente para suportar as pressões utilizadas na maior parte das instalações e as fórmulas para cálculo de espessura que foram apresentadas não chegam a ser utilizadas. No Apêndice I - Tabelas e Gráficos, o leitor encontrará a tabela TG-2, referente às nor- mas ANSI B.36.10 e ANSI B.36.19 (parcialmente), adotadas pela P-PB-225 da ABNT, que fome- cem as dimensões normalizadas para os diâmetros mais usuais dos tubos de aço carbono e a- ços de baixa liga (B.36.10) e para tubos de aço-inox (B.36.19). Essa tabela resumida, também foi retirada do livro “Tabelas e Gráficos para Projetos de Tubulações" - S. Telles e D. Barros. No- te o leitor que esses autores não se preocuparam em transcrever a norma e sim mostrar ape- nas os valores comerciais dentro da norma que são mais facilmente encontrados. 1.5 - Junção dos Tubos Os tubos e componentes podem ser ligados através de três meios: rosca, solda e flange. 1.5.1 - Rosca As ligações rosqueadas são indicadas para os pequenos diâmetros. O diâmetro nominal máximo recomendado pelas normas é de 2", no entanto encontramos aplicações de até 4". As roscas devem ser cônicas para garantir a vedação. Apesar de facilitar a montagem, as roscas enfraquecem as paredes dos tubos e representam pontos da instalação sujeitos a vazamentos. 1.5.2 - Solda As ligações soldadas são muito utilizadas nas instalações industriais, pois apresentam boa resistência mecânica, estanqueidade perfeita e não necessitam de manutenção. Entretanto, diñcultam a desmontagem e, para garantir as vantagens citadas, devem ser executadas por mão-de-obra especializada. 1.5.3 - Flange As ligações com flanges são indicadas para tubos com diâmetros nominais maiores ou iguais a 2". Facilitam a desmontagem, contudo são caras, pesadas e volumosas, além de possi- bilitar vazamentos. São mais utilizadas nos bocais de bombas e equipamentos e em determina- dos pontos onde seja necessária a facilidade de desmontagem, como por exemplo, na instala- ção de um medidor de vazão. 1.6 - Válvulas Uma instalação não pode funcionar sem válvulas, entretanto, devemos escolhê-las com critério, pois dependendo do tipo, podem provocar muita perda de carga. Uma instalação deve funcionar com o mínimo número de válvulas que permita o seu bom funcionamento. 19
  17. 17. Existem muitos tipos e aplicações. Não pretendemos apresentar todas, apenas os prin- cipais tipos. O leitor deverá consultar literatura especializada ou mesmo catálogos dos fabrican- tes (Fontes das figuras utilizadas: MIPEL, BRASCOVAL, VARB e CSVI). As válvulas podem ser classificadas como: Bloqueio; Controle de Fluxo; Controle Unidirecional; Controle de Pressão. Nota: Segundo a C5 VI - Câmara Setorial de Vá/ vu/ as industriais da ABIMA Q, as válvulas são classificadas como: de B/ gueio, de Controle, Auto-operadas e Combinadas. Esta classificação leva em conta uma utilização mais amp/ a das válvulas, não so' para insta/ ações hidráulicas que estamos discutindo, como também para circuitos hidráulicos que não serão abordados no nosso curso. 1.6.1 - Válvulas de Bloqueio Servem para interromper o fluxo quando é necessário bloquear determinado trecho de uma instalação. Normalmente estão totalmente abertas e nesta situação não devem provomr muita perda de carga. Exemplos: v. gaveta (fig. 1.9), v. esfera (fig. 1.10), v. macho e v. man- gotsm-_l-lli-_Ê_ Fig. 1.9 Fig. 1.10 1.6.2 - Válvulas de Controle de Fluxo Sen/ em para controlar o fiuxo ou regular a vazão, por isso podem trabalhar em qualque posição quanto ao fechamento. Devem ser colocadas com critério, pois normalmente provocam muita perda de carga, mesmo que estejam totalmente abertas. Exemplos: agulha (ñg. 1.12), borboleta (fig. 1.13), globo (fig.1.14) e diafragma (fig. 1.15). As válvulas borboleta e diafiag ma, dependendo da construção, também podem operar como "bloqueio". 1.6.3 - Válvulas de Controle Unidirecional Servem para permitir o fluxo em um único sentido. São utilizadas nas saídas das bom bas, nas pontas de tubulações de sucção etc. Funcionam automaticamente, sem volante, nor- malmente com o auxilio da gravidade. Exemplos: retenção (fig.1.16 - para tubos horizontais- de levantamento e portinhola e ñg. 1.17 para tubos verticais), pé com ralo (fig. 1.18). 20
  18. 18. Reta sem Guia s? e: *i r . , '- eliti- . i iig.1.15 b) Portinhola 1.6.4 - Válvulas Controladoras de Pressão Servem para controlar a pressão de montante, como as válvulas de segurança ou de alí- vio (fig. 1.19) ou para controlar a pressão de jusante, como as válvulas redutoras ou regulado- ras de pressão. A válvula de alivio é uma espécie de válvula de retenção, no entanto possui uma mola que pressiona o tampão e pode ser regulada. Ao atingir certo valor de pressão a mola é empur- 21
  19. 19. rada e o fluido é descarregado. A válvula redutora de pressão também pode ser automática, dependendo de um piloto que é acionado pela pressão de montante e pode dar maior ou me- nor passagem para o fluido em função da pressão desejada a jusante. V. Solenóide V. Termostática 1.6.5 - Válvulas Solenóide e Termostática Como exemplos de automatização de instalações, apresentamos a seguir as válvulas com Solenóide e a válvulas Termostáticas (fig. 1.20). A válvula com solenóide é uma combinação de duas unidades básicas funcionais: um so- lenóide (eletromagnética) com seu núcleo e uma válvula contendo um orifício no qual um disco de vedação é posicionado para permitir ou interromper a passagem do fluido. A válvula é aber- ta ou fechada pelo movimento do núcleo magnético, que é atraído pelo solenóide quando a bo- bina é energizada. As válvulas termostáticas destinam-se a medir, comparar e controlar a temperatura de processos nos valores pré-ajustados. São compostas de: um sensor primário de temperatura conhecido por bulbo termostático, o atuador térmico e o elemento final de controle (válvula). 1.7 - Considerações Finais Como vimos, após esboçarmos a instalação, temos que montar a linha selecionando e escolhendo os componentes com critério para que a instalação esteja preparada para o equa- cionamento. O objetivo principal do nosso curso é selecionar uma bomba geometricamente a- dequada para as necessidades de uma instalação e, para tanto, precisamos estudar outros ca- pítulos. O leitor não deve ficar restrito aos itens resumidos nesse capitulo, já que a nossa pri- meira intenção foi apenas organizar e estabelecer uma seqüência para o início do projeto de 22
  20. 20. uma instalação hidráulica. Deve ampliar seus conhecimentos consultando obras que tratem es- pecificamente de "tubulações". 1.8 - Revisão Após a leitura do capitulo, responda às perguntas abaixo, verificando se o assunto foi assimilado. Se necessário volte e leia novamente. Respostas no final da apostila. 1 - Por que a tubulação na entrada de uma bomba recebe o nome de tubulação de sucção? 2 - O que deve ser considerado na escolha do material dos tubos? 3 - Qual é a vantagem apresentada pelos tubos de aço-carbono? 4 - O que é a galvanização e o que não pode acontecer com um tubo galvanizado? 5 ' O que acontece com os custos do conjunto motobomba (CB) e da linha (CL) à medida que vamos aumentando o diâmetro, lixando a vazão? 5 ' Como pode ser deñnido um DÓLM em relação a uma vazão? 7 - Qual a desvantagem do uso da fórmula de Bresse? 8 - Qual a seqüência da determinação de um diâmetro comercial para uma instalação, utilizando a fórmula de vazão? 9 - Quanto maior a numeração SCH, o que acontece com o diâmetro interno? Por quê? 10 - As junções por rosca são recomendadas para que faixa de diâmetros? 11 - Como são classiñcadas as válvulas? 12 - Gaveta, esfera e macho são válvulas de que tipo? 13 - Qual a função das válvulas de regulagem? 14 - Borboleta e diafragma, dependendo da construção, são utilizadas como válvulas de que tipo? 15 4 Qual a diferença entre a válvula globo reta sem guia e reta com guia? 16 - Qual a diferença entre uma válvula de retenção vertical de levantamento e uma válvula de pé com ralo (ou crivo)? 23
  21. 21. CAPÍTULO 2 - CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS 2.1 - Classificação das Máquinas Hidráulicas Classiñcaremos primeiramente as máquinas hidráulicas para termos uma idéia do con- junto dessas máquinas e posteriormente darmos ênfase às bombas. As máquinas hidráulicas são máquinas transformadoras de energia e são classificadas em três grupos: o Máquinas Motrizes o Máquinas Mistas o Máquinas Geratrizes 2.1.1 - Máquinas Motrizes São máquinas que transformam energia hidráulica em trabalho mecânico. Rodas d'água e turbinas são exemplos desse tipo. As rodas d'água são as máquinas motrizes mais antigas. Segundo registros históricos, são utilizadas desde 100 a. C. e as turbinas hidráulicas desde 1827, ano em que Benoit Fourneyron, engenheiro francês, projetou, construiu e instalou a primeira turbina de uso indus- trial no mundo, com uma potência útil de 6 CV e um rendimento de 80°/ o. No Brasil, a primeira usina hidroelétrica foi a Usina de Marmelos em Juiz de Fora, montada por Bernardo Mascare- nhas em 1889, no Rio Paraibuna, com duas unidades gerando 250 kW. Essa foi também a pri- meira usina da América do Sul. Aproveitando o desnível entre dois níveis de água, as turbinas transformam a energia hidráulica em energia mecânica, que através do eixo do rotor da turbina aciona o rotor de um gerador. As principais turbinas são: - Pelton: turbina de ação ou de jato (ñgura 2.1) - a usina brasileira mais importante que opera com turbinas do tipo Pelton é o complexo H. Borden em Cubatão-SP, com duas usinas, Externa e Subterrânea. o Francis: turbina hélico-diagonal de reação (figura 2.2), utilizada na maioria das usinas brasileiras, como por exemplo: Itaipu, Tucuruí, Ilha Solteira, Furnas, Estreito etc. - Kaplan: turbina axial de reação (figura 2.3), turbina de hélice com a possibilidade de movimentação das pás, utilizada nas usinas: Jupiá, Nova Avanhandava, Porto Colômbia etc. Figura 2.1 - Turbina Pelton , s gr- . r É: _- 25
  22. 22. Figura 2.2 -ÀTurbina Francis r* s * as** s l ' , _ri-lr_ *'s . l . ç . e-. . - 'x , -iU| |ln. _/ V¡ ~§'. ... ._i.7 l L - s--- 1'¡; '-, . 'u t¡ T 2.1.2 - Máquinas Mistas São máquinas que transformam energia hidráulica em energia hidráulica, ou seja, forne- cem energia hidráulica ao serem acionadas pelo mesmo tipo de energia. Um exemplo de iria quina deste tipo é o “carneiro hidráulico" ou “aríete hidráulico", que recebe este nome por ope- rar com golpe de aríete (fig. 2.4). O carneiro hidráulico fo¡ concebido em 1797 por Joseph l-f Montgolfier. Qu= vozõo útil (aproveitado) Qd : vo zõo desperdiçado campon ula Qu 26
  23. 23. Este equipamento não utiliza energia elétrica e é usado em sítios, fazendas, chácaras. Para acioná-Io deve existir um desnível de água, represada de uma mina, por exemplo, ou mesmo a correnteza de um rio que forneça energia hidráulica. Normalmente a energia da en- trada não é suñciente para empurrar a válvula de retenção que dá acesso à campânula e o flui- do segue adiante, sendo descarregado por uma abertura localizada numa espécie de válvula que serve para auxiliar no funcionamento do mesmo. Nessa válvula existe um pisão, em al- guns casos ranhurado, ligado a uma haste e em cuja extremidade podem ser colocados pesos que servem para equilibrar o sistema. A medida que o fluido vai saindo, o pistão vai subindo por arrastamento até bloquear a passagem da água. Nesse instante a energia cinética é zeiada e convertida em energia de pressão. Como isso acontece bruscamente (golpe de aríete), provo- ca uma sobrepressão, que somada à pressão do fluido é suñciente para empurrar a válvula de retenção fazendo com que uma pequena quantidade de água penetre na campânula em dire- ção à seção de saída. Isso acontece de maneira rápida e a válvula de retenção volta a fechar. O pistão desce liberando a saída de água pela abertura e o ciclo volta a ser repetido sucessiva- mente. Fig. 2.5 Na ñg. 2.5 temos um esquema de instalação mostrando as cotas de entrada e de recal- que (he e hr). O rendimento pode ser calculado pela seguinte expressão: _ Qu ~hr Qu = Qe -he _ - . 2.1 Qe A he hr n eq 'l Para calcularmos a vazão útil, eq. 2.1, podemos utilizar como exemplo os rendimentos fornecidos por Mueller Irmãos Ltda - Curitiba, fabricante dos carneiros hidráulicos “Marumby", na tabela da ñg. 2.6, que dependem da relação he/ hr. Os carneiros fabricados recebem os nú- meros: 2, 3, 4, 5 e 6; alguns dados sobre os mesmos podem ser verificados também na tabela da fig. 2.6, que foi retirada do prospecto do mesmo fabricante. 2.1.3 - Máquinas Geratrizes São máquinas que transformam energia mecânica em energia hidráulica. As bombas hi- dráulicas realizam esse tipo de serviço acionadas por motores elétricos, estacionários etc. Clas- sificaremos a seguir os tipos de bombas, já que é o nosso principal assunto. 27
  24. 24. Carneiro "MARUMBY" - Es ecificações ' E! - l 70 IE 2.2 - Classificação das Bombas - Quanto ao Deslocamento O objetivo desta classificação não é fazer um estudo completo sobre todos os n. bombas existentes. Pretendemos apenas dividi-las em dois grupos, estudando suas difere r. principais características. Quanto ao deslocamento, as bombas podem ser de: o Deslocamento positivo o Deslocamento não-positivo 2.2.1 - Bombas de Deslocamento Positivo ou Volumétricas São bombas normalmente utilizadas em circuitos hidráulicos que acionam atuadores I' res ou rotativos (cilindros ou motores hidráulicos) para movimentação de carga. Nessas bombas existe uma vedação mecânica separando a entrada da saída e isso . - impedindo ou diñcultando o "vazamento interno", que é a possibilidade de recirculação u” do fluido. Para explicarmos melhor tomemos o exemplo de uma bomba de êmbolo alte . (fig. 2.7), que apesar de muito simples, caracteriza bem o funcionamento de bombas ma. po. Fig. 2.7 Quando o pistão sobe, uma quantidade de óleo é admi- tida, pois a válvula de retenção da entrada abre e a da saí- da fecha. Na descida do pistão a retenção da saída é aberta e a da entrada e' fechada. Desprezando o volume morto dentro da bomba, a mesma quantidade de fluido que entrou acaba sendo expulsa. Se há uma válvula colocada na saída da bomba e a mesma está sendo fechada lentamente, não temos altera- ção da vazão, pois o que regula a quantidade bombeada de fluido é o curso do pistão que › voca um aumento da pressão. Durante esse procedimento o fluido não consegue reci -, dentro da bomba, assim, aguarda a oportunidade de sair quando a válvula abre. Essa reci -~ ção interna é denominada "vazamento interno". Fechando-se totalmente a válvula a : .- aumenta bastante até provocar o rompimento do ponto mais fraco da instalação. Por esse v tivo, tais bombas necessitam de válvulas de segurança ou alívio, colocadas normalmente na ída das mesmas. Esse é o objetivo principal dessas bombas, ou seja, provocar pressões elevadas d"- de vazões relativamente baixas. A pressão fornecida por bombas deste tipo varia de 6 kgfl até 700 kgf/ cmz, uma pressão muito alta somente alcançada em alguns casos extremos. 28
  25. 25. Exemplificaremos com um circuito simples representado na ñg. 2.8. Para que a haste do pistão pos- sa avançar, através da alavanca po- sicionamos a válvula de controle di- recional de 2 posições e 4 vias (A, B, P, T), fazendo com que a bomba forneça fluído para a câmara do pis- tão e libere o fluido da câmara da l haste para o tanque (posição da es- querda). Não há uma válvula sendo fechada no recalque da bomba, co- mo no exemplo citado acima, po- rém, quando a haste encontra resis- tência, ou chega ao fim do curso, a , : pressão aumenta bastante. Para não _____________ u danificar o equipamento existe a válvula de segurança pilotada pela l pressão de saída da bomba. l e _ camara do msmo wcontrole vsegurcinça bombo rotativo Podemos verificar a máxima força que deve ser aplicada pela haste, prendendo uma pe- ça, por exemplo. Com essa força e a área do pistão calculamos a pressão, considerando-a co- mo a máxima pressão de trabalho. Com o auxílio de um manômetro regulamos a válvula de se gurança para abrir na pressão calculada. Ligando novamente o sistema provocamos o avanço do pistão e, quando a haste encontra resistência, a pressão aumenta até atingir a pressão limi- te. Nesse instante temos a abertura da válvula de segurança, mantendo em toda a linha de re- calque a pressão desejada e limitando o valor da força aplicada. Portanto, a falta de vazamento interno e o aumento da pressão não são considerados inconvenientes desse tipo de bomba e sim características importantes no funcionamento da mesma, que atende às necessidades do tipo de instalação onde é utilizada. As bombas de deslocamento positivo são divididas em dois tipos: alternativas e rotativas e podem ser de deslocamento fixo (Q= cte) ou de deslocamento variável. - ÊMBgLo (ñg. 2.7) bombas ALTERNATIVAS - pisrAo - DIAFRAGMA (fig. 2.16) etc. - ENGRENAGENS (figs. 29/10/11) bombas ROTATIVAS - PALHETAS (fig. 2.15) - PISTOES RADIAIS (fig. 2.13) - PISTÕES AXIAIS (fig. 2.12) - ROTORES LOBULARES (ñg. 2.14) etc. 2.2.1.1 - Características das Bombas Rotativas Vejamos mais algumas características das bombas volumétricas, enfatizando as bombas rotativas, já que são as mais utilizadas. Tomemos como exemplo uma bomba de en- grenagens (fig. 2.9). Essa bomba de construção robusta é constituída de duas engrenagens de mesmo módulo e mesmo número de dentes, uma motora e outra movida. 29
  26. 26. ”. i'f I l. Th- 1 V 7! q' . .l i _a L . - , i ¡ â L Êâ 1; « . - , _ s í» ' W'. â z 't ^ --~ f' O w “i i i. __ i ; í I Fig. 2.9 j Bomba de Engrenagens p teórica (bar) Q (L/ min) Ao entrar, o fluido consegue alcançar a seção de saída da bomba e segue pelos entre os dentes das engrenagens. O engrenamento deveria impedir o retorno do fluido, no er tanto, devido à pressão e à pequena folga existente, há o retorno de uma quantidade mínir: de fluido que recircula pela bomba. Esse “vazamento interno" acaba sendo benéfico, pois lubr- fica o engrenamento, evitando o desgaste prematuro das peças. A medida que a pressãow aumentando, vai aumentando também a quantidade de fluido que recircula, diminuindo a vz. - zão efetiva fornecida pela bomba. Na fig. 2.10 temos uma curva característica de uma bomba de deslocamento positivc rotativa, de engrenagens, por exemplo. A pressão é usada no lugar da carga manométric (HB), uma vez que as variações de energia cinética e energia potencial entre a entrada e a sa» da da bomba são completamente desprezíveis diante da variação de pressão. Sem vazamert: interno a pressão seria crescente, com uma vazão constante, porém, com a recirculação acw va cai um pouco para a esquerda, diminuindo a vazão efetiva. Tal fato pode ser observador: fig. 2.11, onde temos algumas características retiradas de um antigo catálogo (bomba fora c; linha com alguns dados que estão sendo utilizados didaticamente). 30
  27. 27. Bomba de Engrenagem* TN 020 até 038 até 250 bar até 37.6 cm3irot. (EXEMPLO) Óleo mneral H. conforma Olfif-lãêl. HPL contorna GN 51525 tou »Isca-sacode Eau: : de : comeram: Fa na ca pressão ce regime - 0 31a¡ à i l S bar fnrwradnl Capacidade de Vazão e Potência ranma vmooãâxa' Vazão efetiva Qd: Potência de acionamento necessária Pa, com n '1750 rpm. v I Jõnvfls e tl $012 “m” “mm” 1321:¡ Izumi¡ : ao n; se. . m' www ~ E Ma' s '. ÉEE 'm É Observe o leitor que para a bomba de engrenagens de tamanho nominal "020" da fig.2.11, à medida que pressão vai aumentando (10/50/100/150 bar. ..) a vazão efetiva vai di- minuindo (35,0/34,8/34,4/33,8 L/ min. ..). Entretanto, note também que a variação de vazão é irrisória quando comparada à variação de pressão. A bomba de engrenagens é de deslocamen- to fixo, pois a vazão recalcada depende das dimensões das engrenagens e da rotação. A seguir, nas figuras 2.12, 2.13 e 2.14, outros tipos de bombas de deslocamento positivo. Fig. 2.12 - Pistões Axiais '. 1L^'7.¡ Quando os fabricantes fornecem as curvas colocam a vazão no eixo das ordenadas e a pressão no eixo das abcissas. A vazão é utilizada em “L/ min" e a pressão em "bar" (decaN/ cm¡ z kgf/ cmz), fato que também pode ser observado na curva característica de uma outra bomba de um catálogo antigo (bomba fora de linha com alguns dados que estão sendo utilizados dida- ticamente), de uma bomba de palhetas compensada por pressão, destacando a curva caracte- rística do tipo C100 (fig. 2.15).
  28. 28. l 32 , ig Fig. 2.13 - Pistões Radiais Bomba de* Lóbulos A bomba de palhetas normalmente é constituída de uma carcaça que define o estator e de um rotor ex- cêntrico em relação à carcaça. No rotor existem ranhuras onde se alojam as palhetas. Quando a bomba é acionada, as palhetas são lançadas ao encontro do estator por ação de pressão de fluido e por forças centrífugas formando câmaras crescentes na suúo e decrescentes no recal- que. Nesse tipo de bomba temos o aparecimento incon- veniente de uma força radial denominada desbalanceado- ra, pois do lado do recalque a pressão do sistema é alta e na superfície oposta a pressão da sucção é baixa. Além disto, o deslocamento é fixo e a vazão depende das di- mensões, da excentricidade e da rotação. Bomba de palhetas, diretamente o erada com deslocamento volumétrica variável - Tenlüvã di! "FJUKKÍO enremamenle CUÉOS - Ba : o vuvel de rumo ODGÍBCDOHBÍ - 51mm) mau de reim-: rmenlo - 5.491.151 vida utl - Pode : er JL 'caca em combinações de bombas Curva caracter. É? " N _. N (um mola C 63 à u_ / uz Ê o N ' . *' _ II n. “' r f ' E g . .L w E É' 1 r ÇÃVÀ u¡ g v da' , . . he-I q 'É = É 8 u 29 ao eo ao mo Fig. ? 15 ? rcssão de operação ; ve-m nar p A Pressão -› s (saida) S A sucção o e (entrada)
  29. 29. Na fig. 2.15 (já citada) temos uma bomba de palhetas compensada por pressão com deslocamento variável, pois o estator não é solidário à carcaça. A excentricidade em relação ao rotor é devida à ação de uma mola que empurra o estator contra o rotor. Para pressões baixas o funcionamento é idêntico ao da bomba simples citada anterior- mente, entretanto, com o aumento da pressão a força exercida pela mola é equilibrada e ven- cida, diminuindo a excentricidade e provocando uma redução no deslocamento, pois aumenta a recirculação de fluido dentro da bomba. O deslocamento máximo é ajustado pelo parafuso di- ametralmente oposto à mola que limita a excentricidade. Nas bombas de palhetas balanceadas não existe a força desbalanceadora, pois o problema é resolvido com duas sucções e dois re- calques. Bomba Anauger vibratório agua Enlndadu Ç', .; 'r f^-_'; _: água c p J - - u. .. " , «'_'*_'_: ,_. ,.~Í. F . '. as. . . t i f! Í ~ - , gf . Í . .rj j, ._ - . V ç z'. f? 4g: 741-2 E: __ . .i. , __ *Fig 2.16 , ; Todas essas bombas, em geral, operam com óleo mineral, mas temos bombas deste ti- po que não serão encontradas em circuitos hidráulicos convencionais, como o da fig. 2.8. As Bombas Vibratórias (diafragma) da “ nauger" são bombas de deslocamento positivo, mas ope- ram em instalações hidráulicas recalcando água. São normalmente utilizadas como bombas "sapo" no esvaziamento de reservatórios ou mesmo para fornecimento de água (fig. 2.16). Temos também as Bombas Inj'etoras, que apesar de deslocamento positivo são uti- lizadas exclusivamente nos motores do tipo diesel para fornecimento do óleo que é inje- tado na câmara de combustão (fig. 2.17). Por este motivo, só serão estudadas na disciplina Motores de Combustão Interna. 2.2.2 - Bombas de Deslocamento Não-Positivo ou Dinâmicas São bombas normalmente utilizadas nas instalações hidráulicas para o transporte de fluidos. Diante disso a importância da vazão aumenta e reduz a pressão em relação às bombas de deslocamento positivo. Deslocamento positivo = Volumétricas: Q U '. P ll Deslocamento não-positivo= dinâmicas: Q ll ; HB U 33
  30. 30. É bom Iembrarmos que essas indicações de vazão, pressão ou carga servem apenas pa- ra a classificação inicial das bombas. Ao longo do curso veremos muitas variações em relação a elas. Teremos, por exemplo, casos de bombas de deslocamento não-positivo ou dinâmicas que operam com altas pressões. Portanto, o leitor deve entender essas indicações como uma sim- ples comparação entre os dois tipos. Nessa bomba não existe vedação mecânica separando a entrada da saída, por isso ocor- re vazamento interno. Esse tipo de recirculação é significativo se o compararmos ao que ocorre na bomba estudada anteriormente. São exemplos de bombas de deslocamento não-positivo: - Centrífuga Radial o Centrífuga Helicoidal - Centrífuga Diagonal o Axial Para explicarmos o seu funcionamento e mostrarmos o vazamento interno, tomaremos a bomba centrífuga radial representada na fig. 2.18, em corte, vista de frente. O fluido que se aproxima pela tubulação de suüo passa pelo flange de entrada, cruza o bocal de entrada e alcança o rotor. No rotor, o fluido é obrigado a passar por canais forma- dos pelas pás; recebe a energia da bomba e é lançado na periferia, como pode ser visto na ñg. 2.19. O caracol reúne o fluido que chega de todas as direções, conduzindo-o ao bocal por onde alcança a saida da bomba. n -› rotação caracol_ volula ou caixa espiral Entretanto, no fim do caracol, o fluido não tem como única opção o difu- sor. Há uma folga entre o rotor e a car- caça, por onde o fluido pode recircular (vazamento intemo). E óbvio que o me- lhor caminho é o bocal de saída, porém, se uma vál- vula na tubulação de recalque vai sendo fechada len- tamente, o fluido é obrigado a passar pela folga (ñg.2.20). Retomando ao caracol pela folga, ocupa parte ¡ _. do espaço do fluido que estava entrando. Obviamen- ¡¡ te, como o fluido (líquido) é praticamente incompres- : : 2:' sível, temos uma quantidade menor entrando e, por V°nm°m° '"'°"'° conseqüência, uma quantidade menor saindo da ' 7'. ? ' """""" " bomba. Se a válvula está totalmente fechada, ele ÊÊÊ Ê tem que recircular e, se pára de sair, pára de entrar, 3” 3 portanto a vazão será nula (Q = 0). 34
  31. 31. A “porta" de entrada está aberta, a bomba está funcionando, mas o fluido não entra, pois não cabe e não existe fluxo. Note o leitor que, graças ao vazamento interno, podemos regular a vazão que passa pe- la bomba através de uma válvula, mesmo estando distante da mesma. A pressão intema au- menta, mas não indefinidamente; quando atinge certo valor ñca constante, não precisando de válvula de alivio ou segurança. A fig. 2.21 mostra uma curva característica de uma bomba desse tipo. Lembre o leitor que no tipo de bomba estudado anteriormente, sem vazamento interno, temos uma reta verti- cal paralela ao eixo da pressão com vazão constante, com um pequeno vazamento interno a curva "cai" para a esquerda, diminuindo ligeiramente a vazão. No caso dessa bomba, com va- zamento interno muito maior, a tendência é “cair" muito mais; a curva chega a encostar no ei- xo da carga manométrica. Nesse ponto, de carga máxima e vazão nula, temos o ponto deno- minado "shut-off " da bomba. A curva não encosta no eixo da vazão, pois não existe bomba que forneça uma vazão tão grande a ponto de zerar a carga manométrica. Os próprios fabri- cantes de bombas não representam a curva inteira e eliminam a parte das maiores vazões, porque os rendimentos são muito baixos. Deixam a parte inicial justamente para verificar o va- lor do "shut-aff", que serve para ter uma noção do valor de fundo de escala de um manômetro que eventualmente possa ser colocado na saída da bomba, mas não fornecem valores de rendimento pa- ra vazões muito baixas. n I 3500 rpm l m5 _ , iiiii M'üÊI, : II A curva caracterís- tica real (Bomba INI da IMBIL) apresentada na ñg. 2.21 mostra que a pressão “p" é substituída pela car- ga manométrica "HB" (e- nergia por unidade de pe- . .I-mn I so de fluido), expressa em - m7 ec°m°°°bletw°e° , Jill IIIIIIIIIIIIIII O i¡ 4! u transporte de fluidos, a a m. ” . o quantídade tlampmtada Fig. 2.21 - Curva Característica de Bomba Centrífuga Radial passa a ser importante, ' aumentando, portanto os valores de vazão que são expressos em “m3/h". E bom lembrar que existem variações nas curvas características das bombas em função do tipo, mas que serão a- bordadas nos próximos capítulos. 'A IuEII a' ãm›_1» "Wi ll , Lil _HÍWIH ÍÍÓã Quanto às tampas, dianteira e traseira, os rotores podem ser classificados como: o Fechado o Semi-Aberto o Aberto No rotor fechado as pás são protegidas, ou seja, existe uma tampa dianteira e uma tampa traseira. O rotor fechado é normalmente usado para fluidos limpos, pois está sujeito a entupimentos. Para fluidos sujos, ou com sólidos em suspensão, existem os rotores semi- abertos ou abertos. O semi-aberto só tem a tampa traseira, ao passo que o rotor aberto não possui tampas e as pás originam-se no cubo. Em alguns casos, existe uma tampa parcial utili- zada como reforço (tipo pé de pato). O rotor fechado é o melhor, pois as tampas diñcultam a recirculação, que indo do bordo de saída das pás em direção à entrada do rotor, aumenta com o desgaste das peças e prejudi- ca o rendimento volumétrico das bombas. Nos rotores semi-abertos e abertos, a recirculação é 35
  32. 32. livre, provocando uma diminuição do rendimento das bombas. Essa classificação determinada pelo desenho mecânico das bombas é válida para todos os tipos de bombas Centrífugas (fig. 2.22). Fig 2 22 - Tipos de rotores x '(4- Fechado Semi-aberto Aberto 2.2.2.1 - Associações, Fabricantes e Selo Procel Segundo o catálogo BombagPumps (2995), editado pela CSBM - Câmara Setori- al de Bombas e Motobombas da ABIMAQ - Associação Brasileira da Indústria de Máguinas e Equipamentos (www. abimaq. org. br), que pode ser obtido através do site da entidade, temos os seguintes fabricantes de bombas: ABS - www. abspumps. com/ absgroup JACUZZI - www. jacuzzi. oom. br ALFA-LAVAL - www. alfalaval. com. br KSB - www. ksb. com. br ALST 0M - www. alston. com LEÃO - www. leao. com. br ANAUGER - www. anauger. com. br MARK GRUNDFOS- www. markgrundfos. com BOMAX - www. bomaxdobrasil. com. br MAUSA ~ wvvw. mausa. com. br CANBERRA - www. canberra. com. br MB - www. bombasmb. com. br CUXRIDON - wvvw. claridon. com. br METSO - www. metso. com DANCOR - www. dancor. com. br NASH-ELMO - www. nash-elmo. com. br DARKA - www. darka. com. br NETZSCH - wvvw. netzsch. com. br EBARA - www. ebara. com. br OMEL - www. omel. com. br EQUIPE - www. equipe-bombas. com. br PAEM - www. paem. com. br ESCO - www. bombas-esco. com PROMINAS - www. prominas. com. br FLOWSERVE - www. flowserve. com SCHNEIDER - www. schneider. ind. br FLYGT - www. flygt. com. br SPV - www. spvbomba. com. br GLASS - www. glassbombas. com. br SULZER - virww. sulzer. com GLYNWED - www. glynwed. com. br THEBE - www. thebe. com. br IMBIL - wvvw. imbiI. Com. br WEATHERFORD - www. weatherford. com. br INDSTEEL - www. indsteel. com. br WEIR - wvvw. weirbrasil. Com. br Nata - foram indu/ das alguns fabricantes que não estão no catá/ ogo. A Câmara Setorial de Bombas e Motobombas participa do Emrama Brasileiro de Etigue- tagem (PBE) com a inclusão da categoria bombas Centrífugas. Além da Abimag, a iniciativa con- ta com o apoio do Instituto Nacional de Metrologia, Llogmalizaçãg e Qualidade Industrial (Inme- tro) e da Secretaria Executiva do Procel. O PBE visa a Conservação de energia elétrica em ele- trodomésticos e equipamentos eletrônicos por meio de um sistema de Etigugtagem Informativa sobre a eficiência energética dos aparelhos, o selo Procel, que significa "Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica". O objetivo é promover a racionalização da produção e do consumo de energia elétrica, para que se eliminem os desperdícios e se reduzam os custos e os investimentos setoriais. A instalação do PBE tem qpropósito de estabelecer metas de desempenho e conserva- ção de energia em motobombas. E um fator que agrega valor ao produto, pois abre a perspec- tiva de que a eficiência energética se torne um importante parâmetro para a exportação de e- quipamentos, uma vez que diversos países estabelecem níveis mínimos de consumo para co- mercialização (2002) (httpzl/ wwweletrobrasgov. br/ procel/ site/ home/ index. asp). 36
  33. 33. Os testes realizados têm por objetivo: o Obtenção das curvas caracteristicas das bombas na rotação nominal; o Verificar as condições reais de funcionamento dos conjuntos motobombas; o Seguir a Norma Brasileira MB 1032 - Bombas Hidráulicas de Fluxo - Ensaios de De- sempenho e Cavitação (ou ISO 2548). 2.2.2.2 - Bomba Centrífuga Radial É denominada também de “centrífuga pura". O fluido, nessa bomba, entra axi- almente no rotor (fig. 2.23), passa pelos canais formados por pás de curvatura simples que não provocam a rotação da partícula de fluido. O fluido é expulso do rotor na direção do raio, daí o nome “radial". Em algumas bombas bem projetadas, a entrada (início) das pás pode ser de curvatura dupla ou em dois planos, para que a transição da direção axial para a radial aconteça com suavidade, ou seja, para que o fluido possa ser admitido dentro do canal entre as pás sem muitos choques ou turbulências. Toda a energia recebida pelo fluido é obtida através de forças Centrífugas aplicadas no liquido devido à rotação. Estas bombas são utilizadas quando se necessita de cargas manomé- tricas mais significativas do que as vazões. Na fig. 2.23, além do rotor em corte já discutido, _ KSB -Meganorm Liiilia: [alega Norma: ISO 2858 S Bomba Centrífuga Normalizada para Uso Geral ac: r te) 5:4 432 uv un Fi g . 2 .23 lista da Poço¡ Dcnrvnnoçñci Peça N' Corpo espiral ! W Tampa oc pressao 163 Enio 2|0 Rotor 2” Ruavnonlo 321 Siirxoilo Ut manual 330 Tampa do mancal 360 Aperta gazeta 452 Anal mondo 45H Gama 46| Aim! do desgaste 502,1 Anel de desgaste 502 2 Luva promote oo eixo 524 u: s: : I nn u- lnríicadol rival de atoa 37
  34. 34. internas. 2.2.2.3 - Bomba Centrífuga Helicoidal _Ú_ já¡ 'AÍ-a Esse tipo de bomba também é denominado “Fiancis". 1.¡ 3 J O fluido entra axialmente no rotor, cujas pás são de dupla curvatura x ' ou em dois planos, segue uma trajetória, que é uma curva reversa, l' atinge o bordo de saída das pás, que pode ser paralelo ao eixo ou li- - i geiramente inclinado, e é lançado no caracol na direção do raio, ou lx_ numa direção ligeiramente inclinada (vide fig. 2.24). ç' i3 , í l_ _J _ ' Nessa bomba, parte da energia fornecida ao fluido é devida à ~ força centrífuga e parte devida à força de arrasto. A bomba centrífu- l ga helicoidal é utilizada para cargas manométricas e vazões com va- lores médios. 2.2.2.4 - Bomba Centrífuga Diagonal l Fig_ 2 24 , Recebe também o nome de “semi-axial". O fluido entra axial- ¡ mente no rotor. Na passagem pelos canais formados pelas pás que pos- suem dupla curvatura, esta é mais acentuada que a da pá do tipo ante- í rior, sendo a trajetória uma hélice cõnica. O bordo de saída das pás é . A l bem inclinado em relação ao eixo (fig. 2.25). . Nessa bomba, parte da energia fornecida ao fluido é devida à ' força centrífuga (com menos intensidade em relação à bomba anterior) , __ ~_ e parte devida à força de arrasto (com mais intensidade em relação à ›¡" l bomba anterior). A bomba centrífuga diagonal é utilizada para vazões l mais significativas quando comparadas com as cargas atendidas. _-- 4-; -. A 2.2.2.5 - Bomba Axial Nesse tipo de bomba o fluido entra axialmente e, ao passar pelo rotor, as trajetórias das partículas de fluido transformam-se em hélices cilíndricas. Na saída do rotor, o escoamento é paralelo ao eixo (fig. 2.26). Nessa bomba, a energia transmitida ao fluido é devida puramente às forças de arrasto. Embora muitos utilizem o nome de centrífuga axial, a força centrífuga decorrente da rotação das pás não é responsável pelo aumento da carga de pressão. As pás do rotor da bomba a- xial são estudadas e projetadas segundo a teo- ria da sustentação das asas e da propulsão das hélices. Estas bombas são utilizadas quando o interesse por vazão é muito mais significativo í do que em relação às cargas atendidas. 2.3 - Seleção de Bombas Dinâmicas Apesar de termos visto muitos tipos de bombas, é bom Iembrarmos que para cada tipo apresentado há uma aplicação específica. A análise sobre qual tipo de bomba é melhor para um determinado serviço será feita posteriormente. A nossa preocupação foi apenas dar uma idéia dos tipos, discutindo rapidamente o funcionamento dos mesmos. Entretanto, existem muitos 38
  35. 35. outros tipos que são encarados como variantes dos apresentados e serão estudados ao longo do curso. Quanto ao fluxo, podemos inclusive juntar os tipos centrais e formar um conjunto de fluxo misto, hélico-diagonal, conforme pode ser visualizado nas figs. 2.27 e 2.28. Fluxo RADlAL MISTO AXIAL l (ÍlÓIÍCO-(IÍOQOIIOÍ) l / J ~ r ~ “- -› f -› » _ -» i': ».: :'›: « -. › -› -C J- __ ~ ›» - v "qi I - s-/ Í . x, . j i i . " -› -› , ___í_ ___ _ Fig. 2.27 _J r w a _<›--~-___ l xl_ 4x. 'x l g3?” E “ ' i * 'A __› “a M* l k k', zig-sx x. i4'¡: , . _l Fil f¡ iu i l- f, , : i 1¡ . -. i- -f 4 é x kw. , » Radial Misto Axial Fig 2 28 É importante lembrar que os tipos não são representados apenas pelos três formatos apresentados acima, ou seja, temos vários formatos de cada um dos tipos, de acordo com as necessidades de vazão (Q) e carga manométrica (Ha). Assim, se em todos os tipos a entrada é axial, note que a saída, que inicialmente acontece na direção do raio, vai descendo lentamente até que ñque completamente axial, como se fosse uma sucessão de mudanças geométricas, como num filme, numa animação, onde iniciamos com as radiais e terminamos com as axiais. A fig. 2.29 contém um resumo sobre recomendações de cargas e vazões. As indicações de carga e vazão representam que, no sentido indicado pela seta, a importância da grandeza em destaque aumenta em relação à outra. Assim, das axiais para as radiais, a importância da 39
  36. 36. carga em relação à vazão vai crescendo, enquanto que no sentido oposto, a importância da va- zao va¡ aumentando em relação à carga manométrica. Observe pelos "grifos" feitos no texto acima que existe sempre uma proporcionalidade entre vazão e carga manométrica; não podemos, pois, cuidar apenas de uma grandeza sem re- Iacioná-la a outra. Além disto, fica difícil comparar a carga manométrica expressa em “m" com a vazão que é expressa em "m3/h". Ao longo do curso será definido um modelo matemático denominado "Rotação Específica" que verificará a proporção e importância de cada uma delas. Note o leitor que existe lógica no exposto acima, pois, para uma vazão elevada é melhor passar "reto" pelo rotor axial do que obrigar o fluido a percorrer uma curva fechada de 90°, re- presentada pelo rotor radial, onde a perda de carga seria signiñcativa. __ airrnerrio da importância da "H" enr relação à "O" c-Ã Radiais Misto Axiais (llllllelllo da importância da "O" em relação à "H" , . _, L _ Fig. 2.29 2.4 - Desmontagem de Bomba Centrífuga Radial A bomba centrífuga radial é a mais empregada nas instalações hidráulicas industriais. Esse nome é dado pelo princípio de funcionamento e nem sempre é utilizado para sua denomi- nação. Na prática, recebe outros nomes diferentes, tais como: bomba horizontal: de mancal ou monobloco, vertical, vertical "in-lzhe" (como pode ser visto na fig. 2.30), auto-escorvante, quí- mica' bFpamda' de Etíríftga Radial Horizontal " ñ é -x vários estágios etc. , g ~ . r . monobloco que são usados para identificar os tipos de serviços executados de manta' j Ã. venta' ou os formatos das ' _ › 4" mesmas, entretanto, ' "' m' quanto ao princípio «, . ¡_. ~ç "W de funcionamento são ___: rj_ I ; r 'oww j. , . ..g _s consideradas bombas "ç ¡_; _ . l . [1131. j, Centrífugas radiais. i' a › . ,_ J. É . .,_ , _a ›__~7 ng. 2.30 ' " › ' Como é o tipo mais empregado, desmontaremos uma bomba, utilizando-a para apresen- tar outros componentes internos que não foram citados até agora. O objetivo não é preparar para serviços de reparos e manutenção de bombas e sim provocar a visualização dos compo- nentes internos de uma bomba, identificando as peças, execução da carcaça, selagem, obser- vando os caminhos internos do fluido desde o bocal de entrada até o bocal de saída. 40
  37. 37. utilizaremos como modelo uma bomba INI da IMBIL, já mostrada na fig. 2.30 (centrífu- ga radial de mancal). As bombas tipo INI da IMBIL são indicadas para bombeamento de líquidos em sanea- mento, irrigação, indústrias químicas e petroquímicas, usinas de açúcar, destilarias, indústrias de papel e celulose, esgotos brutos, caldo com bagacilho, circulação de óleo térmico, conden- sados etc. As bombas da linha INI-BLOCK (monobloco) são indicadas no bombeamento de Ií- quidos limpos ou turvos e encontram aplicação em instalações prediais e de ar condicionado, em serviços de resfriamento, na circulação de condensados, em irrigações, nas lavouras, nos serviços públicos, em abastecimento de água nas indústrias etc. São construídas dimensionalmente de acordo com as normas DIN 24 256/ISO 2858 e mecanicamente de acordo com a norma ANSI B73.1. São bombas de eixo horizontal, mono- estágio (um rotor), sucção horizontal e recalque vertical, de construção "BACK PULL-OUT", permitindo a desmontagem para eventual manutenção pela parte traseira sem afetar o alinha- mento e a fixação das tubulações. A carcaça é espiral, fundida em uma única peça, incorporan- do os pés de fixação. Os bocais de sucção e de descarga são flangeados (ANSI B16.5 FF / 816.5 RF), sendo que alguns modelos podem ser fornecidos com sucção e descarga rosquea- das. A vedação entre o rotor e a carcaça é feita por anel de desgaste substituível, facilitando a manutenção da bomba. A vedação do eixo é assegurada por gaxeta na execução Standard ou opcionalmente por selo mecânico (Tipo 21). O eixo é dotado de bucha protetora na região do engaxetamento, sem contato com o líquido bombeado. O rotor é fechado, possui equilíbrio de empuxo axial através de furos de alívio, exceto nos modelos 32-125 e 32-160. Dependendo da temperatura do líquido bombeado as bombas podem ser fornecidas com câmara de refrigera- çao. O motor é fornecido com a bomba, padronizado com flange e ponta de eixo JM/ JP de acordo com a norma NEMA. Características: grau de proteção: IP 55, isolamento: B (130°C) - NBR 7094, fator de serviço: 1,15 (até 50 CV) e 1,0 (acima de 50CV), rotação: 3500/1750 - 6OHz. 2.4.1 - Início da Desmontagem utilizaremos uma bomba INI-32- 125, que pode ser vista na fig. 2.31. Para ser . desmontada, quando instalada, devemos an- 2' _j '~ tes retirar o acoplamento elástico que liga o i , ' eixo da bomba com o eixo do motor elétrico j r . . l i e em seguida retirar os parafusos de fixação ~ da base traseira da bomba. l . _' '_ ui” ' , ,. _L w i __ *x “ é ' " Higi- m: : x i --. _ ; é , -. Como a bomba foi construída no sistema back-pull- ~ out, ou seja, desmontagem pela parte traseira, devemos reti- F t , / _, - rar todos os parafusos que prendem a carcaça ao corpo da r “ . Í s bomba. Desta forma poderemos retirar todo o conjunto por f: ~ r _Í trás, deixando a carcaça (fig. 2.32) presa aos tubos de sucção . -' _ _ _ e A g e recalque, facilitando, portanto, o serviço de manutenção. E H9. 232 . “' A17_ claro que este é o procedimento utilizado quando a bomba es- tá operando numa instalação. 41
  38. 38. 2.4.2 - Anel de Desgaste ou de Vedação Num rotor fechado, o fluido que entra na bomba passa pelos canais do rotor e é lançado no caracol. No entanto, devido ao aumento da pressão na saída do rotor, o fluido buscará ou- tras opções de_saída. Seção do ÉOVÚCO¡ (CIAPFâ-'All Fig. 2.33 Q recirculação (fl). Q = vazão recalcada q = recirculação Qt = vazão dentro do rotor "lv = Q / Qt Rendimento volumétrico traseira, cujo ressalto L _; _ _. Aproveitando a folga existente entre o rotor e a carcaça, uma parte do fluido acaba passando por fora do rotor, ou seja, entre a tampa dianteira do rotor e a carcaça e, se não for impedido, acaba entrando novamen- te no rotor (fig. 2.33). Essa recirculação é prejudicial, pois o rotor acaba fornecendo energia para uma vazão um pouco maior do que a vazão recalcada, prejudicando o ren- dimento volumétrico da bomba. Na região localizada por “ * " na fig. 2.33 e ampliada, é colocado um anel de desgaste ou anel de vedação que minimiza esta recirculação. Na bomba em estudo esse anel é colocado sob pressão na carcaça (interferência) e o rotor é encaixado no anel com ajuste incerto, onde é permitida uma folga de 0,3 a 0,4 mm. Observe também que o rotor da bom- ba desmontada possui dois anéis de desgas- - te, um na parte dianteira e outro na parte . af J. 'id pode ser observado na : :gjfgggêfãçnnw tampa de pressão, a- . v . / ajmtemcmm pós a retirada da porca ' r" s¡ A É( _ j v, castelo e da chaveta g e¡ “* _ _ ~ paralela que. prendem i ç c' ç ' o rotor ao eixo (figura c- * . s, 2.34). '* r-~ ' Os rotores se- › t; mi-abertos e abertos H9- 234 f, ' “ não utilizam anéis de Anel de desgaste dianteiro K z í desgaste, pois a recir- '. _' cubção é "We, no en_ (colocado por interferência - l Ressalm Para tanto o rendimento da "a carcaça) anel traseiro bomba diminui. 2.4.3 - Furos no Rotor j 1 . V. __ _ . E” q" -_ "Jzic-m' Anéis de Desaste x 5'” Furos no rotor para Alguns rotores fechados, por estarem sujeitos a uma pres- l são negativa na entrada da bom- ba e a uma pressão positiva na traseira (do rotor), sofrem um empuxo axial que tenta desmon- í tar o rotor do eixo e por este mo- tivo teriam que utilizar rolamen- tos mais caros que suportassem esforços axiais. Isso acontece fluido tenta escapar pelos dois lados do rotor. 42 devido à recirculação, já que o
  39. 39. j l Fazendo alguns furos (vide ñg. 2.35) que permitem a comunicação da parte dianteira com a parte traseira, estes reduzem drasticamente oempuxo axial e a bomba poderá utilizar rolamentos de uma carreira de esferas, mais baratos. E claro que tal medida aumenta a recircu- lação que acaba diminuindo o rendimento volumétrico, provocando a colocação, em muitos ca- sos, de um outro anel de desgaste na tampa traseira (fig. 2.35). 2.4.4 - Tampa de Pressão e Luva Protetora de Eixo Continuando a desmontagem, devemos puxar a tampa de pressão retirando-a do eixo, trazendo junto a caixa de selagem da bomba e a Iuva protetora de eixo. Soltando as porcas presas aos prisioneiros, podemos soltar o prensa gaxetas e observaruossaneisdggggem vide fig. 2.36). ' “ “ __ ' A luva protetora Caixa deiffziz-anr ç “ é _s a de eixo tem a função , 7 A 'l . v ; mp3 de proteger o eixo do pressão desgaste que represen- s _ ta a selagem por gaxe- . -~-~ tas, assim, depois de à. x_ “ certo tempo, troca-se a é '7 luva e não o eixo. Para _ Luva que a luva ñque solidá- " ' protetora l ria ao eixo ela é trava- . s_ _I de el” da numa extremidade Anpldp/ r' l ' FU 236 pela ponta da chaveta (fmxvt-i e para que não passe fluido por dentro é feita a vedação através de um anel tipo “o-ring". 2.5 - Selagem da Bomba * ~ Um componente importante para o bom funcionamento de uma bomba é a selagem, que pode ser feita de várias formas. O fluido que passa pela folga entre a carcaça e o rotor, mi- grando para a parte traseira do rotor, tentará escapar aproveitando a rotação do eixo que liga o rotor ao motor elétrico (vide lig. 2.37). Para evitar a saída do fluido é feita a selagem da bomba. A selagem pode ser feita tradicionalmente por gaxetas ou por selo mecânico. 2.5.1 - Selagem por Gaxetas E o método mais antigo para controlar este tipo de vazamento. Construída com fios trançados de fi- bras, a gaxeta se caracteriza por ser um elemento ma- cio, flexível e resiliente (elástico), com boa resistência mecânica, tanto nas aplicações estáticas (hastes de válvulas), como nas dinâmicas (bombas e eixos rotati- vos). prensa go-eta Na carcaça da bomba é feita uma caixa para o alojamento das gaxetas (vide ñg. 2.38). A gaxeta tem C 01/0 dos uma seção quadrada e é comercializada em rolos. De- 9°"19*°5 ve-se procurar gaxetas nas medidas corretas em rela-_ _ A ção à folga entre o eixo e a caixa de engaxetamento. E conveniente que a gaxeta seja de me- dida ligeiramente inferior à folga, pois ao apertar o prensa-gaxetas, ou preme-gaxetas, esta se ajustará perfeitamente. Caso a gaxeta escolhida esteja ligeiramente grossa e não entre na caixa de gaxetas, de- ve ser colocada sobre uma superfície lisa para que um rolete seja passado sobre a mesma, até 43

×