UNIVERSIDADE FEDERAL DA INTEGRAÇÃO LATINO-AMERICANA – UNILAINSTITULO LATINO-AMERICANO DE TECNOLOGIA, INFRAESTRUTURA E TERRITORIO – ILATIT ENGENHARIA CIVIL DE INFRAESTRUTURA Yoshin Efrain Contreras Oscco BOMBAS HIDRAULICAS Trabalho apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina de Hidraulica no Curso de Engenharia Civil de Infraestrutura, na Universidade Federal da Integração Latino-Americana. Prof. Dr. Jiam Pires Frigo FOZ DO IGUAÇU - PR 2015 ........3 2.............................5 5..................................................................................................................................................3 2...2.....................3 2....9 10..........................1...2...............11 ......7 7......................................................8 7.....4 3.......................................................................................................................................................SUMÁRIO 1...........................................................3.................................................................. Diametro da tubulação de Extravassor..................................................8 7.......8 7........ FUNCIONAMENTO DE UMA BOMBA.......... APLICAÇÕES........................................ BOMBAS HIDRAULICAS........... DIAMETRO DA TUBULAÇÃO DE RECALQUE....................................................8 8............................................................................................... REFERENCIAS...........1................................................6 6..........................................9 9............................ PARTES DE UMA BOMBA............................................................................ Bombas volumetricas ou de deslocamento positivo...................................... INSTALAÇÕES DE RECALQUE... Turbo-Bombas................................................. POTENCIA ABSORVIDA.......... Velocidade de escoamento (V)............................. RENDIMIENTO... COMPARATIVO EMTRE BOMBAS (CENTRIFUGA E DE DESLOCAMENTO POSITIVO)......................................................................... Hidrodinamicas ou Bombas centrifuga............................................. Diametro da tubulação de sucção...........4 4. A ação mecânica cria um vácuo parcial na entrada da bomba. . através da linha de sucção. nos circuitos hidráulicos. dividindo-as em dois grandes grupos: Bombas Centrífugas ou Turbo-Bombas. as bombas hidráulicas são tidas como máquinas hidráulicas geradoras. o que permite que a pressão atmosférica force o fluido do tanque. 2. Desta forma. sempre deslocam fluido da entrada para a saída.1. 2. Essas bombas caracterizam-se por trabalhar com baixas vazões e altas pressões e podem ser utilizadas com fluidos mais espessos (maior viscosidade). a fim de recalcá-la (elevá-la). INSTALAÇÕES DE RECALQUE Define-se instalação de recalque toda a instalação hidráulica que transporta o fluido de uma cota inferior para uma cota superior e onde o escoamento é viabilizado pela presença de uma bomba hidráulica. Bombas Volumétricas. a penetrar na bomba. que é um dispositivo projetado para fornecer energia ao fluido. Bombas volumetricas ou de deslocamento positivo São bombas que não admitem recirculação interna. As bombas de delocamento positivo também podem ser chamadas de BOMBAS VOLUMÉTRICAS. BOMBAS HIDRAULICAS Bombas hidráulicas são máquinas de fluxo. Bombas de deslocamento positivo se dividem em dois grupos: bombas alternativas e bombas rotativas. também conhecidas como de Deslocamento Positivo. que ao ser considerado por unidade do fluido é denominada de carga manométrica da bomba (HB). através da conversão de energia mecânica de seu rotor proveniente de um motor a combustão ou de um motor elétrico. cuja função é fornecer energia para a água. pode-se utilizar uma classificação resumida. ou seja. para converter energia mecânica em hidráulica. As bombas são utilizadas. assim são chamadas porque deslocam uma quantidade fixa (finita) de volume de fluido por vez.1. Devido a grande diversidade das bombas existentes. também conhecidas como Hidro ou Rotodinâmicas. PISTÃO e VÁLVULAS. acondiciona o fluído. . Turbo-Bombas. C) Eixo de acionamento. Antes do funcionamento. que transmite a força motriz ao qual está acoplado o rotor. que envolve o rotor. usadas para transferir fluidos e cuja única resistência é a criada pelo peso do fluido e pelo atrito. Com esses tres elementos criam-se um semivácuo numa extremidade da bomba e uma compressão noutra extremidade conseguindo desta forma tirar o fluido de uma posição baixa e colocá-lo numa posição mais alta. é necessário que a carcaça da bomba e a tubulação de sucção estejam totalmente preenchidas com o fluído a ser bombeado. e direciona o mesmo para a tubulação de recalque. porque seu poder de deslocamento de fluido se reduz quando aumenta a resistência e também porque é possível bloquear-se completamente seu pórtico de saída em pleno regime de funcionamento da bomba. PARTES DE UMA BOMBA Existem três partes fundamentais na bomba: A) Corpo (carcaça). 3.2. causando o movimento rotativo do mesmo. 2. São bombas de deslocamento não positivo. B) Rotor (impelidor) constitui-se de um disco provido de pás (palhetas) que impulsionam o fluído. Hidrodinamicas ou Bombas centrifuga. Essas bombas raramente são usadas em sistemas hidráulicos.Um exemplo das bombas volumétricas é a de pistão onde seu mecanismo de funcionamento se restringe a três elementos mecânicos básicos: CILINDRO. A pressão aumenta conforme se movimenta pelas laterais da bomba em direção a saída. seguindo as especificações da necessidade. FUNCIONAMENTO DE UMA BOMBA O funcionamento da bomba é dado através do vácuo que é criado na entrada pelos dentes da engrenagem que deixam de estar em contato. por ser um modelo de construção mais econômico dispõe de modelos com corpo em alumínio e ferro fundido. as Helicoidais.Figura 1. Alguns modelos de engrenagens existentes são basicamente 3. Pela facilidade de fabricação as mais comuns são as de Dentes Retos. O funcionamento da bomba está demonstrado na imagem onde pode ser visto o direcionamento do fluido dentro do corpo da bomba. Componentes de uma bomba hidraulica 4. de Dentes Retos e em Forma de Espinha de Peixe. O modelo de engrenagem é o mais popular entre as bombas hidráulicas. . ao lado os modelos de engrenagens existentes. O óleo vem do reservatório e é transportado pelo alojamento na câmara formada entre os dentes e as placas laterais e forçado para fora com pressão na medida em que os dentes das engrenagens volta a estar em contato. b) Potência útil (PU). altura estabelecida. No entanto. cuja expressão matemática é expressa por: . Porém. apenas a potência motriz faz-se necessária para se chegar ao motor de acionamento da bomba. POTENCIA ABSORVIDA A Potência Absorvida (BHP ou PM) de uma bomba é a energia que ela consome para transportar o fluído na vazão desejada. Funcionamento de uma bomba hidraulica 5. o BHP (Brake Horse Power).Figura 2. com o rendimento esperado. São elas: a) Potência hidráulica ou de elevação (WHP). é função de duas outras potências também envolvidas no funcionamento de uma bomba. denominado “Consumo de Energia da Bomba”. na prática. b) Rendimento Volumétrico (V): Levam em consideração os vazamentos externos pelas vedações (gaxetas) e a recirculação interna da bomba. o rendimento global será: Ou seja. 6. injetoras e de alta pressão possuem rendimento volumétrico e global inferior às convencionais. O rendimento global de uma bomba divide-se em: a) Rendimento Hidráulico (H): Leva em consideração o acabamento interno superficial do rotor e da carcaça da bomba. Varia também de acordo com o tamanho da bomba. Hman= Altura de elevação pretendida. RENDIMIENTO O rendimento de uma bomba é a relação entre a energia oferecida pela máquina motriz (motor) e a absorvida pela máquina operatriz (bomba). de 20 a 90%. η = Rendimento esperado da bomba. devido as suas perdas passivas na parte interna. У = peso específico do liquido (água => 1000 kgf/m3). Bombas autoaspirantes. que necessita uma energia maior do que consome. ou fornecido através da curva característica da mesma. em percentual (%). . Q = Vazão desejada. Isto é evidenciado uma vez que o motor não transmite para o eixo toda a potência que gera. a relação entre a potência hidráulica e a potência absorvida pela bomba. assim como a bomba. c) Rendimento Mecânico(M): Leva em consideração que apenas uma parte da potência necessária ao acionamento de uma bomba é usada para bombear. em m3 /s.BHP ou PM = Potência motriz absorvida pela bomba (requerida para a realização do trabalho desejado). O restante perde-se por atrito. em mca. Portanto. 3. Diametro da tubulação de sucção Adota-se diametro comercial acima do diametro de recalque.2. Velocidade de escoamento (V) Derivada da equação de continuidade. Diametro da tubulação de Extravassor No minimo duas bitolas comerciais acima da tubulação de recalque. D = Diâmetro interno do tubo.5 m/s (limite 2. em m/s. π = 3. as velocidades de escoamento mais econômicas são: Velocidade de Sucção = 1. a velocidade media de escoamento aplicado em condutos circulares é dado por: Onde: V = Velocidade de escoamento. Q = Vazão.1416.1. (constante).7. em metros. Para uso prático. DIAMETRO DA TUBULAÇÃO DE RECALQUE Onde: Drec =diâmetro da tubulação (m) X = número de horas trabalhadas / 24 Q =vazão (m3/s) 7.0 m/s) . 7.5 m/s (limite 3.0 m/s) Velocidade de Recalque = 2. 7. em m³/s. APLICAÇÕES Bombas centrífugas: irrigação. As bombas de deslocamento positivo têm folgas internas bastante apertadas. particularmente as mais altas. O líquido entra na bomba pelo centro de um impelidor girante e ganha energia na medida em que se move para diâmetro externo do impelidor. ele é continuo e sem pulsações. As bombas Centrífugas (BC) se diferem das bombas de deslocamento positivo no sentido que elas dependem da energia cinética ao invés de meios mecânicos para movimentar o líquido. Por esta razão.8. Carneiro hidráulico e bombas a pistão: abastecimento em propriedades rurais. As bombas centrífugas podem transferir grandes volumes de liquido. o que minimiza a quantidade de liquido que circula dentro da bomba (escorregamento ou slip). A curva de desempenho mostra a diferença de comportamento dos dois tipos de bombas: . Para uma melhor decisão entre os dois tipo de bomba é importante compreender que ambos se comportam de forma muito diferente. Essas bombas trabalham bem com uma ampla gama de viscosidades. COMPARATIVO EMTRE BOMBAS (CENTRIFUGA E DE DESLOCAMENTO POSITIVO) O fluxo da bomba de deslocamento positivo (BDP) não é praticamente afetado pelo diferencial de pressão. drenagem e abastecimento. as bombas de deslocamento positivo são bastante eficientes. Decidir entre uma BDP ou uma BC nem sempre é uma escolha simples. Bombas rotativas: combate a incêndio e abastecimento doméstico. mas a eficiência e o fluxo caem rapidamente na medida em que a pressão e a viscosidade aumentam. Bombas a injeção de gás: abastecimento a partir de poços profundos. 9. conforme se pode observar nos gráficos abaixo. independente da pressão. ao passo que a bomba de deslocamento positivo mantém basicamente a mesma vazão. Centrifuga vs Positva A BC terá sensível variação do fluxo dependendo da coluna de pressão na saída da bomba. Em resumo. Desempenho de bombas. utilize uma bomba centrífuga para as seguintes condições de serviço: Produtos pouco viscosos Serviços com baixas pressões de descarga (transferência) Utilize uma bomba de deslocamento positivo nas seguintes situações: Produtos de médias à altas viscosidades Serviços de recalque com baixa vazão e alta pressão Serviços nos quais é necessário um fluxo constante independente de variações de pressão e viscosidade Serviços de pressurização. . recalque.Figura 3. e atomização. ed. REFERENCIAS MACACARI. Luis Eduardo Miranda et al. . Hidraulica e Hidrologia: Material de apoio. Instalações de recalque. Marcos Fernando et al. Rzr Bombas et al. RODRIGUES.engbrasil. 2. São Paulo: Universidade Paulista. Como Decidir Entre uma Bomba Centrífuga e uma Bomba de Deslocamento Positivo.eng. POSITIVAS. Acesso em: 25 nov.br/suporte/entenda-diferenca-entre-uma-bomba-centrifuga-euma-bomba-de-deslocamento-positivo/>. 2015.10. Disponível em: <http://www. 2015.br/pp/mf/aula16. Disponível em: <http://www. 2015. Acesso em: 25 nov.rzrbombas.com.pdf>.