THEBE BOMBAS HIDRÁULICAS LTDA
TREINAMENTO
CURSO BÁSICO PARA SELEÇÃO DE BOMBAS HIDRÁULICAS
Eng. Takeo Shioya
Dez/2001
Introdução Para uma pessoa que não esteja habituada no seu dia a dia a efetuar cálculos sobre Hidraulicas, o dimensionamento para a escolha de uma bomba, que atenda às necessidades para um determinado trabalho, seja este irrigação ou abastecimento de água (residencial, industrial, agropecuária, etc.) representa uma tarefa difícil de ser realizada. Como as instituições de ensino, disponível hoje no país (escolas técnicas, faculdades, centros de treinamentos, etc.) são de difícil acesso para a grande maioria, a Thebe Bombas Hidraulicas Ltda, idealizou este curso objetivando dar um mínimo de conhecimento, afim que ao término do mesmo a pessoa possa determinar algumas características que levarão à escolha da bomba mais adequada para o uso que se faz necessário.
A Diretoria Thebe Bombas Hidráulicas Hidráulicas Ltda Ltd a
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Introdução Para uma pessoa que não esteja habituada no seu dia a dia a efetuar cálculos sobre Hidraulicas, o dimensionamento para a escolha de uma bomba, que atenda às necessidades para um determinado trabalho, seja este irrigação ou abastecimento de água (residencial, industrial, agropecuária, etc.) representa uma tarefa difícil de ser realizada. Como as instituições de ensino, disponível hoje no país (escolas técnicas, faculdades, centros de treinamentos, etc.) são de difícil acesso para a grande maioria, a Thebe Bombas Hidraulicas Ltda, idealizou este curso objetivando dar um mínimo de conhecimento, afim que ao término do mesmo a pessoa possa determinar algumas características que levarão à escolha da bomba mais adequada para o uso que se faz necessário.
A Diretoria Thebe Bombas Hidráulicas Hidráulicas Ltda Ltd a
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Objetivo Este curso foi idealizado com o objetivo de fornecer os mínimos conhecimentos necessários a um leigo, para que possa determi dete rminar nar as características (dados) para o dimensionam dimensionamento ento e posterior escolha de uma uma bomba bomba que atenda as necessidades do usuário. Não se espera que ao término do treinamento, a pessoa envolvida torne-se um “expert”, para que isto possa ocorrer é necessário um maior aprofundamento no assunto, mas que tenha um mínimo de bagagem e possa selecionar uma bomba bomba corretamente. cor retamente.
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Terminologia Terminologia (vocabulário) (vocabulário) empregada 1- Fluido: Fluido: É qualquer líquido líquido que desejamos desejamos que seja transportado de um local para outro, outro , através do uso de uma bomba. 2- Perdas de carga: Representa a dificuldade dificuldade encontrada pelo fluido fluido para escoar dentro da tubulação. Esta perda é dividida dividida em duas partes, par tes, localizada e distribuída. distribuída. 2.1-
Perda de carga localizada: localizada: Representa a difi dificuldade culdade do fluido fluido em atravessar os acessórios (válvulas, (válvulas, curvas, uniões, bocais, etc.) existentes ao longo da tubulação.
2.2-
Perda de carga distribuída: distribuída: Representa a resistência encontrada pelo liquido liquido ao percorrer a tubulação. “A perda de carga, por analogia em eletricidade, seria a resistência encontrada pela corrente elétrica ao percorrer o circuito, e temos como resultado o aquecimento do fio, ou seja a energia paga não é a mesma que é consumida, pois temos as perdas por aquecimento.”
E
Parede do Tubo
Figura 01 – Rugosidade na parede interna do tubo
3- Altura Altura geométrica: geo métrica: Representa a elevação elevação do ponto mais mais baixo, baixo, onde se dará a capitação capitação do fluido até o ponto mais alto, onde será transportado transport ado o mesmo, mesmo, ou seja representa a altura navertical , do ponto onde está o fluido (rio, lago, caixa d´agua) até o local a ser transportado (irrigação, caixa d´agua, etc.). 4- Altura Altura manométrica: manométrica: A altura manometrica é a soma da altura altura geométrica geo métrica mais mais as perdas de cargas (localizada (localizada e distribuída). distribuída). Ela pode ser dividida dividida em altura manométrica de sucção, sucção , recalque e total. tot al. 4.1- Altura manométrica de sucção: Representa a soma da altura geométrica e as perdas de carga (localizada e distribuída) distribuída) da tubulação de sucção, ou seja do nível do fluido fluido até o centro cent ro da bomba na sucção.
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4.2- Altura Manométrica de recalque: Representa a soma da altura geométrica no recalque mais as perdas de carga, do centro da bomba até o nível mais alto em que será transportado o fluido. 5- Rugosidade: Representa as ondulações, imperfeições existentes na superfícies dos tubos, o que ocasiona as perdas de carga (ver figura 01). 6- Vazão: É a quantidade de fluido necessário para que seja possível a realização de uma determinada tarefa (encher um tanque, irrigar, etc.) pela unidade de tempo (hora, minuto, segundo, dia, mês, etc.). A vazão normalmente é expressa em litros por segundo (l/s), litros por hora (l/h), metro cúbico por segundo (m3 /s), metro cúbico por hora (m3 /h). Devemos lembrar que, se o fluido for água, um metro cubico (1 m3) equivale a mil litros (1000 l). 7- Bomba hidráulica de fluxo: É uma máquina hidráulica, que transforma trabalho mecânico, que lhe é entregue no eixo pelo motor de acionamento, em energia hidráulica, a qual é cedida ao fluido. Nas bombas de fluxo o escoamento do fluido se dá de maneira contínua. 7.1- Classificação de acordo com a forma construtiva (Geometria do rotor, entrada do fluido, números de estágios e posição de fixação): 7.1.1- Geometria do rotor: De acordo com a geometria do rotor, temos as seguintes definições: 7.1.1.1- Bombas centrífugas radiais: São aquelas em que o fluido entra axialmente no rotor, sendo sua trajetória bruscamente desviada para a direção radial. Bombas com estas características são empregadas para recalque de “pequenas” vazões e grandes alturas.
Figura 02 – Rotor esquemático de uma bomba de fluxo misto
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7.1.1.2- Bombas de fluxo misto ou diagonal: São bombas onde o fluido penetra axialmente e o fluxo se dá na diagonal. São utilizadas para médias vazões e médias alturas. 7.1.1.3- Bombas de fluxo axial: A trajetória do fluxo se desenvolve, com relação ao rotor, em direção preponderantemente axial. São utilizadas para grandes vazões e pequenas alturas. 7.1.2- Modo de entrada do fluido no rotor: 7.1.2.1- Bombas de simples sucção: São bombas em que a entrada do fluido se dá em apenas um dos lados do rotor. 7.1.2.2- Bombas de dupla sucção: São bombas em que o fluido entra de ambos os lados do rotor (tem dupla entrada no rotor para o fluido). 7.1.3- Números de estágios (rotores): 7.1.3.1- Bombas de um estágio: São bombas que possuem um único rotor em sua carcaça. 7.1.3.2- Bombas de múltiplos estágios: São aquelas que apresentam mais de um rotor em seu interior. O objetivo de se utilizar vários estágios é a obtenção de alturas manométricas elevadas. Q H
3H
2H
Q
Figura 03 – Representação esquemática de uma bomba de multiplo estágios
5
7.1.4- De acordo com a posição da bomba (instalação): 7.1.4.1- Bombas de eixo horizontal: São bombas em que o eixo “arvore” é disposto na posição horizontal. Este tipo é a mais comum por apresentar uma forma construtiva mais simples. 7.1.4.2- Bombas de eixo vertical: São bombas que apresentam formas construtivas menos comuns, onde visam especificamente atender condições especiais de instalações. Podem ser de eixo prolongado, quando é utilizado em bombas submersa, porem o motor não está imerso no fluido ou vertical submersa, onde tanto a bomba como o motor de acionamento estão submersos. Além destas características, as bombas também podem ser denominadas conforme o tipo de rotor, sendo elas classificadas da seguinte forma: 7.2- Bombas de rotor fechado: São bombas utilizadas normalmente para o bombeamento de líquidos limpos. O rotor possui discos paralelos e pás fixas em ambos (ver figura 01). 7.3- Bombas de rotor semi-aberto: São aquelas que possui o rotor com apenas um disco, onde fixam-se as pás. Normalmente são utilizados onde o fluido apresente possibilidade de pequenas partículas sólidas.
Figura 04 – Rotor Semi-Aberto
7.4- Bombas de rotor aberto: São bombas que apresentam os rotores com pás livres, preso somente através do cubo. Este tipo de bomba é utilizado para fluidos viscosos e água suja (presença de sólidos em suspensão). 8- Potência útil fornecida pela bomba: Representa a potência utilizada no recalque da vazão à altura total de elevação. Também conhecida como potência hidráulica. 6
9- Potência absorvida pela Bomba: Representa a potência mecânica medida no eixo da bomba (fornecido pelo motor de acionamento). 10- Rotação: Representa a velocidade de giro do eixo da bomba.
Figura 05 – Rotor Aberto
11- Rotação específica: Representa uma grandeza que define a geometria, ou o tipo de rotor da bomba. Depende da vazão, altura total de elevação e da rotação, no ponto de melhor rendimento. Para a escolha da bomba não é necessário o conhecimento deste item, ilustrado somente para conhecimento geral, pois trata-se de um item utilizado para o projeto construtivo da mesma. 12- Válvula de pé ou crivo: É uma válvula utilizada na ponta da tubulação (ou mangote) de sucção. Tem a função de evitar o retorno do fluido, quando a bomba é desligada. 13- Mangote: É uma tubulação confeccionada de material flexível, utilizada em substituição à tubulação rígida, a fim de dar maior agilidade no manuseio da bomba, quando se faz necessário desmontagem constante. 14- NPSH disponível: Representa a “energia” do fluido disponível na sucção. Esta energia disponibilizada é função da instalação e representada na forma de altura geométrica. Quanto maior esta energia melhor será as condições de funcionamento da bomba.
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15- NPSH requerido: Tal qual o disponível, também representa uma forma de energia, porem agora esta é função do equipamento (bomba). Representa o máximo de “energia” que poderá ser consumida pela bomba, para que a mesma funcione sem prejuízo das características a que foi projetada. Obs.: O NPSH disponível é características da instalação, portanto de responsabilidade do cliente/usuário, enquanto que o NPSH requerido é característica do equipamento (bomba) e de responsabilidade do fabricante. 16- Escorva: A bomba ao ser instalada, para que funcione devidamente, necessita que se remova de seu interior e da tubulação de sucção todo o ar neles contido. A este processo denomina-se escorva. 17- Comprimento equivalente: É um valor fictício, para singularidades (curvas, acessórios, etc.) da tubulação, que equivale a um comprimento de tubulação que daria a mesma perda de carga ocorrida nos acessórios. 18- Linha principal, linha mestra ou adutora: É a linha de tubulação de recalque que faz a distribuição para as linhas laterais. 19- Linha lateral ou ramal: É a linha de tubulação que conectada à linha principal, faz a distribuição aos aspersores.
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Processo para determinação das características necessárias para a seleção de um conjunto moto-bomba. Para a escolha de um conjunto moto-bomba são necessários três parâmetros básicos, sejam eles: vazão, altura manometrica total e sistema de alimentação. Para o sistema de alimentação, é fácil a sua determinação, pois depende do local a ser feita as instalações, trata-se somente de verificar se no local existe disponibilidade de energia elétrica ou não, caso haja constatar quantas fases e tensão disponíveis, e em caso contrário deverá optar por um sistema que utiliza motor estacionário. Determinação da vazão necessária.
A vazão é função do objetivo, a finalidade requerida, ou seja, será determinada em função do sistema a ser utilizado, podendo ser micro-aspersão, aspersão, pivô central, gotejamento, etc. ou mesmo da utilização de uma bomba para encher uma caixa para distribuição. Os fabricantes de acessórios para irrigação já fornecem as características necessárias (pressão e vazão) de seus equipamentos. Desta forma, a vazão dependerá somente da quantidade de acessórios a ser utilizada. No caso de distribuição a vazão será determinada pela média de consumo, tabelada pela legislação local (município) e na falta de uma legislação específica deve-se utilizar a especificada no código sanitário federal. Determinação da altura manométrica total.
Para a determinação da altura manométrica total, como vários fatores contribuem para que obtenhamos este dados, para facilitar o cálculo, dividiremos em: A – Altura geométrica de sucção; B – Altura geométrica de recalque; 9
C – Perda de carga na sucção; D – Perda de carga no recalque. Altura geométrica (sucção e recalque).
A altura geométrica depende da topografia do local a ser instalado o sistema de irrigação/bombeamento. Representa o desnível do terreno. Para a determinação deste valor podemos utilizar desde o sistema mais rudimentar, como por exemplo “nível de pedreiro”, usando para isto mangueira transparente preenchida com água ou até um sistema mais sofisticado, com o uso de teodolito e/ou altímetros, o resultado final será o mesmo. Perda de carga (sucção e recalque)
Para a determinação da perda de carga, vários são os métodos que podem ser empregados. Como o objetivo deste treinamento é obter a bagagem mínima para a seleção de uma bomba, o método a ser utilizado será o simplificado, na qual considera uma velocidade máxima admissível dentro dos tubos, de tal forma que podemos conciliar o custo da instalação (tubulação) e o porte da bomba a ser utilizada, pois à medida que diminuímos o diâmetro do tubo, para uma mesma vazão, provocamos o aumento da velocidade, com isso há um aumento na perda de carga, e perda de carga depende da velocidade ao quadrado. Para atender a uma situação, fazendo variar somente o diâmetro da tubulação, à medida que diminuímos o mesmo necessitaremos de uma bomba de maior pressão de recalque, portanto mais cara. Para o caso da sucção é normal a adoção de uma bitola imediatamente superior (comercial) à do recalque, por exemplo se o tubo de recalque dimensionado de 1”, adota-se para a sucção tubo de 1½” (mais fácil de ser encontrado no mercado). A velocidade máxima de escoamento dentro da tubulação recomendada é em torno de 2 m/s, este valor representa o equilíbrio entre custo da instalação e capacidade (custo) da bomba a ser instalada. Obtenção do diâmetro do tubo a ser empregado.
Suponhamos que necessitamos de uma vazão de 20 m3 /h, este valor obtido através de uma avaliação prévia da finalidade da instalação, digamos irrigar um determinado pomar, vejamos qual bitola do tubo a ser usado. A vazão (Q) é função da área (S) da seção do tubo e da velocidade (V), assim temos:
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Q = S x V [m3 /s] Devemos observar as unidades, para que sejam coerentes os cálculos, caso contrário obteremos um valor que não condiz com a realidade. O valor da vazão está em m3 /h, devemos transformar em m3 /s, para isto devemos dividir o valor de 20 por 3600 ( 1 hora tem 3600 segundos). Q = 20 m3 /h = 20 / 3600 = 0,00556 m3 /s A área da seção do tubo é dado por: A = π x D2 /4 Onde D é o diâmetro do tubo, em metros. Adotando a velocidade de 2 m/s, temos:
0.00556 m3 /s = 2 x
π x D2 /4
Portanto, D=
[0.00556 x 4 / (2 x π)]
= 0,0595 m ou D = 59,5 mm Podemos adotar uma tubulação de 2”, que não trará grandes prejuízos, pois o aumento da velocidade será pequeno. Obs.: Devemos adotar esta prática somente em caso que a distancia e a elevação geométrica, não sejam tão significativa, pois uma redução (arredondamento para baixo) do diâmetro implicaria uma bomba de capacidade muito superior com relação a uma dimensionada para uma tubulação maior (arredondamento para cima). De posse do diâmetro da tubulação, passemos para os cálculos das perdas de cargas. A maioria dos fabricantes de tubos e acessórios fornecem tabelas de perdas de cargas, de acordo com o material (rugosidade) e a vazão. Adotaremos a tabela geral, padronizada de acordo com a norma da ABNT 11
(Associação Brasileira de Normas Técnicas), numero NBR-5626. Esta tabela apresenta valores percentuais, em relação ao comprimento equivalente, para tubos de PVC e Ferro Fundido de várias bitolas e vazões. De acordo com os cálculos, para dimensionar o diâmetro do tubo de recalque, e utilizando a figura 06, procedamos a seqüência de cálculos afim de obtermos dados necessários para a escolha da bomba. Faremos dois cálculos, sendo um com tubo de 2” (arredondamento para baixo) e outro com tubo de 2 ½” (arredondamento para cima), para termos noção da diferença dos dados obtidos. Para tanto, suponhamos que os seguintes dados, obtidos no campo (de acordo com a necessidade da instalação a ser realizada), de acordo com a figura 06, possam ser utilizados; -
Altura geométrica de recalque (H)
è 15 m
-
Altura geométrica de sucção (h)
è 3m
-
Comprimento da tubulação de recalque (A)
è 40 m
-
Comprimento da tubulação de sucção (B)
è 5m
Reservatório A
2
4
H
3
2 B
h
1
1
- VAlVULA DE PE
2
- CURVA LONGA 90░
M C
3
- REGISTRO DE GAVETA
0 3 . N I M
4
- VALVULA DE RETENCAO
Figura 06 – Esquema básico de uma instalação de recalque.
-
Vazão
è 20 m3 /h 12
-
Bitola da tubulação de recalque
è 2” (PVC)
-
Bitola da tubulação de sucção
è 2 ½” (PVC)
Acessórios a serem utilizados: -
Válvula de pé (para mantermos a escorva da bomba) (1)
-
Curva de raio longo (menor perda de carga) (2)
-
Registro Tipo Gaveta (para controlar a vazão) (3)
-
Válvula de retenção (evitar golpes hidráulicos na bomba) (4)
Cálculos das perdas de cargas, utilizando as tabelas de perda de carga (valores percentuais) e comprimento equivalente. Sucção: Tubulação Válvula de pé (2 ½”) Curva raio longo (2 ½”) Comprimento equivalente
5,00 m 44,00 m (comprimento equivalente) 1,20 m (comprimento equivalente) 50,00 m
Perda de carga na sucção de 3,60%, obtido da tabela para vazão de 20 m3 /h e tubo de 2 ½” de PVC, portanto a perda de carga em metros de coluna d´agua (mca) será: Perda na sucção = 50,00 x 3,60% = 1,80 mca Recalque: Tubulação
40,00 m
Válvula de retenção 2”
3,40 m (comprimento equivalente)
Registro tipo gaveta 2”
0,28 m (comprimento equivalente)
Curva de raio longo 2”
0,70 m (comprimento equivalente)
Comprimento equivalente
44,38 m
Perda de carga no recalque de 14,20%, obtido pelo mesmo processo anterior, assim teremos: Perda no recalque = 44,38 x 14,20% = 6,30 mca
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A perda de carga total é a soma das perdas de sucção e recalque, que somada às alturas geométricas (sucção e recalque) nos fornece a altura manométrica total desejada, assim temos: Manométrica total = 15,00 + 3,00 + 1,80 + 6,30 = 26,10 mca Façamos agora os mesmos cálculos, porém para tubulação de 2 ½” no recalque e 3” na sucção. Sucção: Tubulação Válvula de pé (3”) Curva raio longo (3”) Comprimento equivalente
5,00 m 57,00 m (comprimento equivalente) 1,50 m (comprimento equivalente) 63,50 m
Perda de carga na sucção de 1,50%, obtido da tabela para vazão de 20 m3 /h e tubo de 3” de PVC, portanto a perda de carga em metros de coluna d´agua (mca) será: Perda na sucção = 63,50 x 1,50% = 0,95 mca Recalque: Tubulação
40,00 m
Válvula de retenção 21/2”
4,30 m (comprimento equivalente)
Registro tipo gaveta 21/2”
0,34 m (comprimento equivalente)
Curva de raio longo 21/2”
1,20 m (comprimento equivalente)
Comprimento equivalente
45,84 m
Perda de carga no recalque de 3,60%, obtido pelo mesmo processo anterior, assim teremos: Perda no recalque = 45,84 x 3,60% = 1,65 mca
ç
A perda de carga total é a soma das perdas de sucção e recalque, que somada às alturas geométricas (sucção e recalque) nos fornece a altura manométrica total desejada, assim temos: Manométrica total = 15,00 + 3,00 + 0,95 + 1,65 = 20,00 mca
ç
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Seleção do conjunto moto-bomba. Dados calculados: Tubulação de 2” (recalque) Vazão:
20 m3 /h
Altura manométrica total:
26.10 mca
Modelo a ser selecionado:
THS-18 4.0 cv (trifásica)
Dados do conjunto: 22.5 m3 /h a 26 mca (máx. 33 mca) Tubulação de 2 ½” (recalque) Vazão:
20 m3 /h
Altura manométrica total:
20 mca
Modelo a ser selecionado:
THS-18 3.0 cv (trifásica)
Dados do conjunto: 24.2 m3 /h a 20 mca (máx. 27 mca) Tabela de custos Itens Tubulação de recalque (união roscada) (barra 6 m) Curva de raio longo
2”
2 ½”
98,00 8,85
Registro de gaveta, passagem plena
40,70
Válvula de retenção
41,80
Tubulação de sucção (união roscada) (barra 6 m)
20,00
Curva raio longo
12,00
Válvula de pé
15,60
Total parcial
189,35
Conjunto moto-bomba THS-18, 4 cv, trifásica
582,11
Total geral
819,06
47,60
15
Itens
2 ½”
Tubulação de recalque (união roscada) (barra 6 m) Curva de raio longo
3”
140,00 12,00
Registro de gaveta, passagem plena
108,80
Válvula de retenção
79,40
Tubulação de sucção (união roscada) (barra 6 m)
25,80
Curva raio longo
15,60
Válvula de pé
19,50
Total parcial
340,20
Conjunto moto-bomba THS-18, 3 cv, trifásica
476,06
Total geral
877,10
60,90
Com base nos cálculos realizados, chegamos à uma escolha do conjunto de moto-bomba a ser utilizado, dependendo do caso. Faremos a seguir uma análise econômica, para que possamos justificar a escolha de uma ou outra. A data base de valores é 01 de outubro de 2001.De acordo com os dados acima, observamos uma variação para mais de 7%, no custo total da instalação (materiais). Porem este custo se refere ao investimento inicial, se analisarmos pelo lado operacional, observamos que teremos uma redução de despesas considerável, uma vez que vamos utilizar um motor menor, com isso obtemos uma redução de consumo de energia da ordem de 26.7%. Para instalações pequenas, estas diferenças de valores não são relevantes, porem quando se trata de instalações de médio a grande porte devemos ter o máximo de cuidado na escolha da instalação a ser feita, pois uma diferença inicial, que à primeira análise pareça um absurdo, na operação iremos perceber que somente a redução de consumo amortizarar os custos de investimentos.
Exemplos de cálculos: Adotar a mesma figura 06, do esquema anterior e dimensionar a bomba, para as seguintes condições: a) Vazão
è 10 m3 /h
Altura de sucção (h)
è 2m
Altura de recalque (H)
è 40 m
Comprimento da tubulação de sucção (B) è 3 m 16
Comprimento da tubulação de recalque (A) è 100 m Bitolas dos tubos (adotar, de acordo com a tabela de perdas de cargas) Solução: Sucção: Tubulação
......... m
Válvula de pé (..”)
......... m (comprimento equivalente)
Curva raio longo (..”)
......... m (comprimento equivalente)
Comprimento equivalente
......... m
Perda de carga na sucção de .......%, obtido da tabela para vazão de ....... m3 /h e tubo de ...” de PVC, portanto a perda de carga em metros de coluna d´agua (mca) será: Perda na sucção = ......... x .........% = ........... mca Recalque: Tubulação
.......... m
Válvula de retenção .......”
.......... m (comprimento equivalente)
Registro tipo gaveta .......”
.......... m (comprimento equivalente)
Curva de raio longo .......”
.......... m (comprimento equivalente)
Comprimento equivalente
.......... m
Perda de carga no recalque de ........%, obtido pelo mesmo processo anterior, assim teremos: Perda no recalque = ......... x .......% = .......... mca
ç
A perda de carga total é a soma das perdas de sucção e recalque, que somada às alturas geométricas (sucção e recalque) nos fornece a altura manométrica total desejada, assim temos: Manométrica total = ........ + .......... + ......... + ........ = ........... mca
ç
Seleção do conjunto moto-bomba. Dados calculados:
17
Tubulação de ........” (recalque) Vazão:
...... m3 /h
Altura manométrica total:
...... mca
Modelo a ser selecionado:
............... .......... cv (monofásica/trifásica/mancal)
Dados do conjunto: ........ m3 /h a ........ mca (máx. ...... mca)
b) Vazão
è 50 m3 /h
Altura de sucção (h)
è 4m
Altura de recalque (H)
è 50 m
Comprimento da tubulação de sucção (B) è 6 m Comprimento da tubulação de recalque (A) è 500 m Bitolas dos tubos (adotar, de acordo com a tabela de perdas de cargas)
Solução: Sucção: Tubulação
......... m
Válvula de pé (..”)
......... m (comprimento equivalente)
Curva raio longo (..”)
......... m (comprimento equivalente)
Comprimento equivalente
......... m
Perda de carga na sucção de .......%, obtido da tabela para vazão de ....... m3 /h e tubo de ...” de PVC, portanto a perda de carga em metros de coluna d´agua (mca) será: Perda na sucção = ......... x .........% = ........... mca Recalque: Tubulação
.......... m 18
Válvula de retenção .......”
.......... m (comprimento equivalente)
Registro tipo gaveta .......”
.......... m (comprimento equivalente)
Curva de raio longo .......”
.......... m (comprimento equivalente)
Comprimento equivalente
.......... m
Perda de carga no recalque de ........%, obtido pelo mesmo processo anterior, assim teremos: Perda no recalque = ......... x .......% = .......... mca
ç
A perda de carga total é a soma das perdas de sucção e recalque, que somada às alturas geométricas (sucção e recalque) nos fornece a altura manométrica total desejada, assim temos: Manométrica total = ........ + .......... + ......... + ........ = ........... mca
ç
Seleção do conjunto moto-bomba. Dados calculados: Tubulação de ........” (recalque) Vazão:
...... m3 /h
Altura manométrica total:
...... mca
Modelo a ser selecionado:
............... .......... cv (monofásica/trifásica/mancal)
Dados do conjunto: ........ m3 /h a ........ mca (máx. ...... mca)
Anotações:
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Dimensionamento de bomba para irrigação por Aspersores Para a utilização de bombas em sistema de irrigação, o processo de cálculos para dimensionar e escolher um tipo de bomba, requer cuidados e conhecimentos um pouco mais apurados, pois trata-se de uma aplicação que requer conhecimentos técnicos na área agrícola. Este treinamento não abordará detalhes técnicos da área agrícola, pois não é a atividade da Thebe Bombas Hidráulicas, que é de fabricar bombas e neste caso, o instrutor mais indicado seria de empresas que trabalham com projetos de irrigação, Coordenadorias Agrícolas (Cati, Embrapa, etc.), que tem um embasamento da área e dispõe de técnicos agrícolas e engenheiros agrônomo. As informações aqui fornecidas, referentes às culturas e solos serão adotadas como dados, para que possamos exemplificar e efetuarmos os cálculos de dimensionamento da bomba, para que atenda uma determinada demanda. Dados necessários para o dimensionamento de um sistema de irrigação, que deverão ser obtidos no local a ser instalado o mesmo: 1 – Velocidade básica de infiltração do solo (VIB), significa a capacidade do solo absorver água sem que ocorra escoamento superficial. 20
2 – Perfil do solo, indica a profundidade do solo para o sistema radicular das plantas. 3 – Planta plano-altimétrica , utilizada para definir os parâmetros de altura manometrica e distribuição da tubulação. 4 – Cultura a ser irrigada, pois ela que indicará o volume de água necessária e a freqüência de irrigação. 5 – Volume de água disponível (captação). De posse destes dados, podemos iniciar os cálculos, afim de dimensionarmos a melhor maneira de irrigarmos com a máxima eficiência. Seqüência de cálculo: I – Determinação do volume de água, em função dos dados obtidos em campo. II – Definição do turno de rega. III – Cálculo da quantidade de aspersores a ser utilizado. IV – Cálculo da vazão total, em função da vazão dos aspersores a serem utilizados. V – Cálculo da tubulação das linhas móveis (ramal) e fixa (principal). A tubulação a ser adotada deverá ter uma perda de carga de no máximo 20% da pressão de serviço do aspersor para o ramal e de 30% para a linha principal. VI – Cálculo da altura manométrica total. VII – Escolha do conjunto Moto-bomba que melhor se adapte às condições dimensionadas. Obs.: Os itens de I a IV, por necessitar de informações técnicas, que deverão ser obtidos de outrem, muito embora citadas na seqüência de cálculos, serão consideradas como dados coletados em campo. Para melhor esclarecer o uso da seqüência de cálculo, façamos um exemplo, no qual faremos todas as etapas passo a passo, dando enfoque aos mínimos detalhes. Usaremos para tal finalidade o exemplo utilizado pela Asbrasil, com algumas modificações. Dados: Suponhamos que desejamos irrigar uma determinada área de 25 hectare, para pastagem, os dados a seguir deverão ser obtidos através de pessoal técnico capacitado, pois trata-se de informações vital para a eficiência do sistema de irrigação. Localização: 10o de latitude sul e 40o de longitude oeste. 21
Velocidade média do vento: 2,0 m/s, com predominância Norte-Sul Temperatura médias mensais: Janeiro
- 25,8
Julho
- 24,4
Fevereiro
- 25,2
Agosto
- 25,9
Março
- 25,3
Setembro
- 26,9
Abril
- 25,6
Outubro
- 27,5
Maio
- 24,9
Novembro
- 26,9
Junho
- 24,0
Dezembro
- 25,9
Cultura:
Capim elefante
Profundidade efetiva das raízes:
90 cm
Coeficiente de evapotranspiração K
0,90
Solo: Textura franco-argiloso Constantes hídricas: Capacidade de campo (cc):
20,5%
Ponto de murcha (pm):
10,0%
Densidade aparente (da):
1,4
Capacidade de infiltração:
12 mm/h
Determinação do Uso-Consuntivo (consumo de água pela planta, determinado através do método de Blaney e Criddle).
T
P
A
F
K
UC´ (mm)
Jan.
25,8
8,70
2,003
17,436
0,90
156,9
Fev.
25,2
8,55
1,975
16,886
0,90
152,0
Mar.
25,3
8,37
1,980
16,573
0,90
148,8
Abr.
25,6
8,18
1,994
16,311
0,90
146,8
Mai.
24,9
8,01
1,961
15,708
0,90
141,4
Jun.
24,0
7,93
1,920
15,226
0,90
137,0
Jul.
24,4
7,98
1,938
15,465
0,90
139,1
Ago.
25,9
8,12
2,007
16,297
0,90
146,7 22
Set.
26,9
8,29
2,053
17,019
0,90
153,2
Out.
27,5
8,48
2,081
17,647
0,90
158,8
Nov.
26,9
8,64
2,053
17,738
0,90
159,6
Dez.
25,9
8,74
2,007
17,541
0,90
157,9
Onde: P
- Valores da % mensal das horas de luz solar.
T
- Temperaturas médias.
A
- Valores obtidos da expressão (T + 17,8)/21,8
F
- Fator de evapotranspiração
K
- Coeficiente de evapotranspiração
UC´
- Uso consuntivo (consumo mensal de água pela planta)
Determinação da água disponível às plantas. O capim poderá utilizar, para suprir suas necessidades, apenas a água existente no solo, em contato direto com suas raízes a qual deverá estar em percentagem superior a determinada pelo ponto de murchamento, de vez que o mesmo marca o limite inferior de disponibilidade de água no solo, utilizável pela planta. A quantidade de água disponível poderá ser obtida pela fórmula: L = [(cc-pm) x da x pr / 100] Onde: L
- lamina disponível em mm
cc
- Capacidade de campo
pm
- Ponto de murchamento
da
- Densidade aparente do solo
pr
- Profundidade efetiva das raízes em mm
L = [(20,5 – 10) x 1,4 x 900 / 100] = 132 mm
23
Portanto, em média, o referido solo tem uma capacidade de água disponível na ordem de 132 mm. É, necessário não deixar o solo atingir o ponto de murchamento para o reinicio das irrigações. As irrigações deverão ser reiniciadas quando o nível de água disponível do solo ainda estiver com 50% do total. Determinação da lamina liquida a ser aplicada, quando a água disponível estiver a 50% do total: LI = L x 50% = 132 x 0.50 = 66 mm Determinação do turno de rega. Como a planta exige 159.6 mm no mês de maior consumo, o que corresponde a 5.32 mm/dia, temos: Turno de rega = LI / consumo diário = 66 / 5.32 = 12 dias. Determinação da lamina bruta a ser aplicada, considerando eficiência de rega da ordem de 80%: Lb = LI / Er Onde: Lb
- Lamina bruta a ser aplicada
Er
- Eficiência de rega
Lb = 66 / 80% = 82,50 mm Portanto, devemos aplicar a cada 12 dias 82.50 mm de água, dos quais 66 mm ficarão no solo a disposição das plantas. Resumo dos dados obtidos: Lamina Bruta
è 82,50 mm
Ciclo (turno de rega)
è 12 dias
Horas/dia
è 18 horas
Uso consuntivo bruto (adotado)
è 7,0 mm 24
Capacidade de infiltração
è 12,00 mm/h
Velocidade média do vento
è 2,00 m/s
Escolha do tipo de aspersores a serem utilizados. Fatores a serem considerados na seleção do tipo de aspersor a utilizar: -
Intensidade de precipitação sempre inferior a capacidade de infiltração do solo;
-
Pressão de serviço; é fator determinante dos custos de aquisição e de operação;
-
Espaçamento; Na determinação do espaçamento, deve-se considerar a velocidade do vento, para obter-se um coeficiente de uniformidade adequado, é importante que se observe a tabela abaixo: Velocidade do vento em m/s
Espaçamento dos aspersores inferior a:
Pouco ou nenhum vento
--
65% do diâmetro de alcance
até
2,6
60% do diâmetro de alcance
até
3,5
50% do diâmetro de alcance
acima de
3,5
50 ~ 30% do diâmetro de alcance
Obs.: estes valores são recomendações da Asbrasil, pode variar para outro fabricante. Dados do aspersor escolhido: Modelo
è ZE 30o D
Bocal
è 5 x 5.5 mm
Pressão de serviço
è 35,0 mca
Vazão
è 3.93 m3 /h
Alcance do raio
è 16.60 m
Espaçamento
è 18 x 24 m
Área útil irrigada
è 432 m2
Área circular irrigada
è 865 m2
Precipitação horária (área útil)
è 9,10 mm/h
Precipitação horária (área circular)
è 4,50 mm/h
Tempo total de irrigação: T = horas de funcionamento x dias do ciclo (turno de rega) 25
= 18 x 12 = 216 horas Determinação do tempo de funcionamento dos aspersores em cada posição: T = lamina bruta / precipitação do aspersor = 82,50 mm / 9,10 mm/h = 9,0 horas Determinação do numero de posições da linha lateral para cobrir a área total: N = tempo total de irrigação / tempo do aspersor em cada posição = 216 / 9,0 = 24 posições. Cálculo da área irrigada em cada posição: A = área total em m2 / número de posições da linha lateral = 250.000 / 24 = 10.416,6 m2 Determinação do número de aspersores em cada posição: Comprimento da linha lateral N = área irrigada em cada posição / espaçamento entre laterais = 10.417 / 24 m = 434 m Como os aspersores estão espaçados de 18 m, temos; Na = comprimento da linha lateral / espaçamento dos aspersores = 434 / 18 = 24 aspersores Obs.: Em virtude do formato da área, o comprimento da linha lateral calculada foi dividida em 3 partes, cabendo para cada uma o numero de 8 aspersores. Em função disto, o comprimento real da linha será de: Comp. Real da linha = Distancia entre aspersores x numero de aspersores = 18 x 8 = 144 m A área real irrigada em cada posição será:
26
A = espaçamento entre lateral x comprimento real da linha = 24 x 144 = 3.456 m2 = 0,3456 há Com cada ramal, fazendo duas posições por dia, teremos: Área irrigada por dia (a); a = posições do ramal por dia x num. de ramais x área irrigada por ramal = 2 x 3 x 3.456 m2 = 20.736 m2 = 2,0736 há Área irrigada no ciclo (A); A = dias do ciclo x área irrigada por dia = 12 x 20.736 m2 = 248.832 m2 = 24,8832 há Vazão necessária para irrigar a área (Q): Q = numero de aspersores x vazão de um aspersor Q = 24 x 3,93 = 94, 32 m3 /h Dimensionamento do diâmetro da tubulação da linha principal Para o dimensionamento da linha principal, foi adotado o método escalonado, de tal forma que, somente em um trecho considera que a vazão seja total, enquanto que no restante a vazão considerada é de 2/3 da total, esta prática é adotada para reduzir os custos de investimento em tubos. Para simplificação foi montado a tabela seguinte: Hr
è perda de carga específica, (%,ver gráfico da Asbrasil, anexo VI)
L
è comprimento considerado
Hf = (Hr x L)/100
è perda de carga final (mca)
Hr (%)
φ (pol.)
Q (m3 /h)
6”
5”
L (m) 4”
Hf (mca) 6”
5”
V (m/s) 4” 27
94,32
1,0
--
--
294
2,94
--
--
1,0
62,88
--
0,5
--
288
--
1,44
--
0,8
62,88
--
--
2,8
288
--
--
3,45
1,0
Obs.: 1 - Na escolha dos diâmetros, devemos considerar a velocidade da água no tubo, que não dever ser superior a 2,5 m/s. 2 – Valores de perda de carga percentual de tubos galvanizados da Asbrasil. 3 – Os diâmetros devem ser adotados de maneira que a somatória das perdas de carga, nos diferentes tubos não ultrapassem os limites preestabelecidos, ou seja 30% da pressão de serviço dos aspersores, que corresponde a 10.5 mca. Determinação do diâmetro do ramal: O máximo de perda permissível é de 20% da pressão de serviço dos aspersores. No cálculo da altura manométrica, não se leva em conta o valor total da perda de carga da linha lateral e, sim 75% dele. Isso devese ao fato de que, se considerarmos a perda total, o ultimo aspersor irá trabalhar na pressão nominal porem, o outros irão trabalhar acima dela, alterando a vazão nominal da linha. O valor de 75% (estimativa) propicia um equilíbrio, portanto temos o seguinte para o ramal: Q (m3 /h)
φ (pol.)
31,44
3”
Hr (%) L (m) 8,4
144
Hf (mca)
V (m/s)
3,02
2,3
Onde: Hf = [ Hr x L / 300] x 0.75 (Formula para ramal ) Obs.: A perda de carga no tubo, foi tirado do gráfico da Asbrasil (anexo VI, para tubo de acordo com a norma, esta perda é de 4% (PVC 35 m3 /h, e 5,7% FoFo) Cálculo da altura manométrica total (Hmca): Para o cálculo da altura manométrica total, temos de considerar os seguintes dados (calculados e obtidos da planta de localização da casa de máquina):
28
-
Hs = 3 m
è altura de sucção
-
Hts = 2 m
è altura do aspersor sobre o solo
-
Hg = 15 m
è desnível máximo do terreno.
-
Hl = 7,83 m
è perda de carga na linha principal
-
Hr = 3,02 m
è perda no ramal
-
Hev
è Perdas eventuais (5% do subtotal, menos a pressão serviço do aspersor)
-
Hpa = 35,0 m
è Pressão de serviço do aspersor
Hmca = Hs + Hl + Hr + Hts + Hpa + Hg + Hev = 3,0 + 7,83 +3,02 + 2,0 + 35,0 + 15,0 + 1,50 = 67,35 mca
~900m
m 0 8 2 ~
Figura 07 - Esquema da área a ser irrigada
De posse dos dados calculados, já podemos dimensionar (selecionar) o conjunto moto-bomba, ou seja: Vazão
è 192,36 m3 /h
Manométrica total
è 67,35 mca
Modelo selecionado è TMDL-27/4, 100 cv (195 m3 /h a 80 mca) Façamos a seguir um outro exemplo de cálculo, porem, considerando que as passagens em que calculamos todos os detalhes e que são informações estritamente da área agrícola, serão considerados disponíveis (prontos) e o método de cálculo com pequenas variâncias, com relação ao anterior já calculado. 29
Seja dimensionar um conjunto moto-bomba, para irrigar uma determinada área, nas seguintes condições: - Cultura
- Feijão
- Área
- 10 há ( 463 m x 216)
- Desnível máximo
- 20 m
- Desnível de sucção
-3m
- Disposição do terreno
- lado de 463 m perpendicular ao rio
- Dias trabalhados no mês
- 30 dias
- Eficiência do sistema (rega) - 80% - Turno de rega
- 9 dias
- Horas trabalhadas por dia
- 10 hs/dia
- Lamina bruta mensal (Lbm) - 0,101 m/mês Solução: 1 – Cálculo da vazão necessária: Qm = Área x Lamina bruta = 10.000 x 0,101 = 10.100 m3 /mês = 336,67 m3 /dia = 33,7 m3 /h
ç
Vazão necessária.
2 – Cálculo da altura manométrica total: Algumas considerações devem ser adotadas, para que possamos chegar no dimensionamento da tubulação e consequentemente chegarmos no cálculo da altura manométrica total.
216 M Ramal em funcionamento
9
8 1
30
Figura 08 – Esquema da área a ser irrigada
a - Velocidade máxima da água na tubulação, para este caso adotado de 2 m/s. b – Tubulação de sucção, tipo mangote de 5” (escolhido de acordo com a bitola de recalque). c – Tubulação de recalque (linha mestra) de 4” (escolhido de acordo com tabela de perda de carga). e – Tubulação de ramal de 3” (escolhido através da tabela) f – Aspersores: Serão 12 aspersores, sendo 6 aspersores para cada ramal, com vazão de 5,62 m3/h Material a ser utilizado: 31
Sucção: -
Mangote 5 m x 5”.
-
Redução excêntrica de 5” para a bitola da entrada da bomba.
-
Válvula de pé de 5”
Recalque: Linha Mestra: - 80 tubos de 6m/cada de 4” em aço zincado com engate rápido. - 1 válvula de retenção de 4”. - 26 válvulas de linha de 4” x 3” - 1 registro de gaveta 4” - 1 redução concêntrica de 4” para a saída da bomba. - 1 curva de 90o de 4” Ramal: - 33 tubos de 6 m/cada de 3”, sendo um tubo cortado no meio (3m). - 12 tubos de subida para aspersor de 1m x 1”. - 2 curvas de derivação de 3” para a lateral. Aspersores: - 12 aspersores, marca Agropolo de 1” - dimensão de 7,0 x 5,1 mm - vazão de 5,62 m3 /h - pressão de serviço de 40 mca - espaçamento 18 x 18 m, em função da velocidade do vento. Altura manométrica total (Hmca): Hmca = Hs + Hmr Onde: Hs
è altura manométrica de sucção
Hmr
è altura manométrica de recalque
32
Sucção: Hs = D + [(L + comp. Equiv. Aces.)/100] x Hr Onde: D
è desnível (m)
L
è comprimento da tubulação (m)
Comp. Equiv. Aces.
è comprimento equivalente dos acessórios (m)
Hr
è perda de carga % (da tabela).
Hs = 3 + [(5 + 100)/100] * 0,40 = 3,42 m Recalque: Hmr = Hl + Hra Onde: Hl è perda de carga na linha mestra (m) Hra
è perda de carga no ramal (m)
Obs.: Cálculos efetuados para situação mais desfavorável (desnível de 20 m). A formula para o cálculo da perda de carga é a mesma utilizada para a sucção, fazendo-se claro a devida substituição dos valores , temos: -
D = 20 m
-
L = 480 m
-
Hr = 2,0% (da tabela)
-
Acessórios:
1 registro de gaveta 4”
è 0,65 m
1 válvula de retenção
è 7,70 m
3 curvas de 90o
è 3x2 = 6,0 m
Linha mestra: Hl = 20 + [(480 + 14,35)/100] * 2 = 29,90 m Ramal:
33
Para o caso do ramal a equação é a mesma, acrescida de uma pequena diferença: -
Para o caso da perda de carga %, temos de considerar um fator F de múltiplas saídas e,
-
Acrescentar a pressão de serviço do aspersor.
-
D = 0 m (não há desnível no ramal)
-
L = 99 m
-
Hr = 5,7%
-
F = 0,438
-
Comp. Equiv. Aces. = 0,46 m Hra = 0 + [(99 + 0,46)/100] * 5,7 * 0,438 + 40 = 42,48 m Hmr = 29,90 + 42,48 = 72,38 m
A altura manométrica total será: Hmca = Hs + Hmr = 3,42 + 72,38 = 75,80 m ( ou mca) Com base nos dados calculados, podemos selecionar o conjunto motobomba: Vazão
è 33,7 m3 /h
Altura manométrica total
è 80,0 mca (considerar uma % de folga)
Modelo selecionado: RL-20/2 25 cv 43,3 m3 /h a 80 mca (máx. de 110 mca)
Anexo I Defeitos de funcionamento, suas prováveis causas e soluções Vazão insuficiente da bomba 34
Causas prováveis Contrapressão
Possíveis soluções muito
alta Aumentar a rotação. Se isso não for possível, em caso de acoplamento a motor
(altura manométrica elevada) elétrico, então é necessário colocar um rotor de diâmetro maior ou escolher uma bomba maior. A
bomba
não
é
bem Escorvar novamente a bomba e a tubulação e deixar o ar sair completamente.
escorvada (tirar o ar) Entupimento do tubo de Limpar o tubo de sucção (ou trocar), eventualmente desmontar o rotor. sucção (verificar internamente o mangote) ou do rotor Formação de bolsas de ar nas Sendo sucção positiva (sucção abaixo da bomba), deve ser verificado se a tubulações
tubulação de sucção está com aclive no sentido da bomba. Quando for sucção negativa (afogada), deve ser verificado o declive da tubulação em relação à bomba. Também se a redução, na boca de sucção, é do tipo excêntrica e com a parte horizontal no plano superior.
Pressão
de
insuficiente
(no
sucção Verificar o nível de água no reservatório de afluência, verificar se as perdas de caso
afluência (afogada) Altura
de
de carga na tubulação de sucção não são excessivas, verificar se os registros estão completamente abertos.
sucção
muito Limpar a válvula de pé e a tubulação de sucção, eventualmente aumentar a
elevado.
bitola do tubo de sucção. Verificar se a válvula de pé abre bem (recomenda-se colocar uma bitola acima com relação ao tubo). Deve ser calculado o NPSH disponível da instalação e comparado com o NPSH requerido da bomba. Se necessário, diminuir a altura de sucção.
Insuficiente altura de sucção Deve ser verificado se a água quente não está se convertendo em vapor. Use negativa
(afogada) um manômetro, se a água se move descompassadamente (pressão instável) é
bombeando água quente.
sinal de formação de vapor. A baixa pressão no flange de sucção pode fazer com que a água converta em vapor a uma temperatura consideralvemente mais baixa que a normal, com a conseqüente diminuição de altura geométrica de sucção positiva, podendo-se tornar-se nula. A pressão requerida depende da temperatura da água, capacidade da bomba e tipo de rotor, por isso a bomba deverá Ter as características necessárias ao serviço de água quente. Calcular o NPSH disponível (da instalação) e comparar com o NPSH requerido (da curva da bomba).
35
Entrada de ar na tubulação de Deve ser verificado o alinhamento da tubulação e o estado das conexões sucção.
quanto à entrada de ar.
Entrada de ar na bomba, Deve ser ajustado o aperta-gaxeta até fluir o liquido bombeado. Deve ser através da caixa de gaxeta.
trocada a gaxeta, se necessário. Deve verificar as tubulações auxiliares (refrigeração).
Válvula
de
pé
dimensionada
sub- Deve ser verificado o estado da válvula quanto a entupimento. A área útil de passagem deverá ser de uma e meia vez a área do tubo. Usando-se filtro, ou crivo, a área útil de passagem deverá ser três a quatro vez a área do tubo de sucção.
Insuficiente submergencia na Se o tubo de sucção não puder ser rebaixado ou se houver redemoinho na zona tubulação de sucção
de aspiração causando a entrada de ar, deve ser feito uma proteção com uma prancha de madeira. Isto elimina o turbilhonamento.
Rotação muito baixa
Se a bomba a plena rotação não fornece a vazão exigida, bastará eventualmente colocar um rotor de diâmetro maior. Caso contrário, a bomba terá que ser substituída por uma maior. Quando ao acionamento for por motor de combustão interna, a rotação do mesmo pode ser regulada em certos limites. No acionamento por correia, a rotação insuficiente pode ser ocasionado pelo escorregamento da correia. Neste caso, esticar a correia. Eventualmente escolher outras polias.
Forte desgaste das peças Abrir e verificar as folgas das peças sujeitas ao desgaste (anéis de vedação e o internas.
rotor). Substitui-las se for o caso.
Pressão excessiva da bomba Causas prováveis
Possíveis soluções
Rotação muito alta
Verificar exatamente a rotação. Se a redução da mesma for impossível, o rotor deverá ser rebaixado (ajustado).
Pressão insuficiente da bomba Causas prováveis
Possíveis soluções
Rotação muito baixa
Deve ser verificado se o motor está devidamente ligado á linha e recebendo a voltagem correta. O motor pode estar com uma fase aberta ou a freqüência da rede demasiadamente baixa. 36
Sentido de rotação invertida
Deve ser com o sentido de rotação da seta localizada na bomba. Se estiver errada, inverter duas fases da alimentação elétrica ao motor.
Anéis de desgastes gastos
Devem ser substituídos os anéis e verificado o estado do rotor.
Rotor danificado
Deve ser reparado ou substituído o rotor, assim como verificar e corrigir possíveis avarias.
Junta do corpo da bomba Deve ser substituída a junta de acordo com a especificação do fabricante. defeituosa,
permitindo
vazamento
Bomba perde escorvamento depois da partida Causas prováveis Altura
de
sucção
Possíveis soluções muito Devem ser verificadas as perdas de carga na tubulação de sucção. Deve ser
elevada
calculado o NPSH disponível e comparado com o NPSH requerido pela bomba. Se necessário diminuir a altura de sucção.
Bolsa de ar na Tubulação de Sendo sucção positiva, deve ser verificado se a tubulação de sucção está com sucção
aclive no sentido da bomba. Quando for sucção negativa, deve ser verificado o declive da tubulação em relação a bomba. Também se a redução, na entrada da bomba na sucção é do tipo excêntrica e está com sua parte horizontal na parte superior.
Entrada de ar na tubulação de Deve ser verificado o alinhamento da tubulação e o estado das conexões sucção
quanto à entrada de ar.
Entrada de ar na bomba, Deve ser ajustado o aperta-gaxeta até fluir o liquido bombeado. Deve ser através da caixa de gaxetas
trocada a gaxeta, se necessário. Deve verificar as tubulações auxiliares de refrigeração.
Insuficiente submergencia da Se o tubo de sucção não puder ser rebaixado ou se houver redemoinho na tubulação de sucção
zona de aspiração, causando a entrada de ar, deve ser feita uma proteção com prancha de madeira, isto elimina o turbilhonamento.
Bomba sobrecarrega o motor Causas possíveis
Prováveis soluções
Rotação muito alta
Deve ser verificado se a rotação do motor com a do sistema (a potência requerida por uma bomba centrifuga varia com o cubo da rotação). 37
Altura
manometrica
do Deve ser reduzido o diâmetro do rotor à medida devidamente calculada ou de
sistema menor do que aquela acordo com indicações da curva características da bomba. Pode-se ajustar a à qual a bomba foi fornecida
vazão através do registro de recalque.
Peso específico do fluido Deve ser substituído o motor de acordo com a nova carga hidráulica. diferente daquele para o qual a bomba foi fornecida Viscosidade
do
liquido Deve ser substituído o motor de acordo com a nova curva de carga
diferente para a qual a bomba hidráulica. foi fornecida Corpos estranhos no rotor
A bomba deve ser desmontada e o rotor totalmente limpo.
Desalinhamento
Deve ser verificado e corrigido o alinhamento da bomba e do rotor.
Eixo empenado
Deve ser corrigido e/ou substituído o eixo, de acordo com a deformação sofrida.
Rotor raspando na carcaça
A carcaça pode ter sido deformada pelo peso da tubulação indevidamente apoiada. Eixo empenado poderá ser a causa. Corrija ou substitua a parte danificada e corrija as causas.
Anéis de desgastes gastos
Devem ser substituídos os anéis, verificando o estado do rotor.
Engaxetamento erroneamente Verifique o estado das gaxetas. Deve ser feito o engaxetamento corretamente instalado
e/ou recolocado adequadamente.
Aperta-gaxeta apertado,
muito Deve ser ajustado o aperta-gaxeta, o necessário para fazer a água de
impedindo
lubrificação
a lubrificação fluir (pingar) nas gaxetas. do
engaxetamento
Vazamento excessivo pela caixa de gaxetas Causas possíveis
Prováveis soluções
Excesso de pressão na câmara Deve ser verificada a tubulação de equilíbrio da pressão. Idem para as de gaxeta Prensa-gaxeta
vedações internas de acesso à câmara de gaxeta. posicionado Deve ser reposicionado corretamente.
erradamente na caixa de gaxetas
38
Ligação
do
liquido
selagem/lubrificação
de Deve ser verificado e limpo o tubo ou deve ser regulada a válvula de controle das do fluxo.
gaxetas ou sem passagem de liquido Eixo empenado
Deve ser corrigido e/ou substituído, de acordo com a necessidade.
Anexo II Tabela de conversão de unidades Multiplique
Por
Para obter
Comprimento Centímetro
0,394
Polegadas
Metro
39,37
Polegadas
Metro
3,281
Pés
Quilometro
0,621
Milhas
Polegada
2,54
Centímetros
Pé
0,305
Metros
Pé
30,48
Centímetros
Milha
1,61
Quilômetros
Volume Litro
0,2642
Galões Americano
Metro Cúbico
264,20
Galões Americano
Metro Cúbico
35,31
Pés Cúbico
Galão Americano
3,785
Litros
Galão Americano
0,134
Pés Cúbico
Pé Cúbico
28,32
Litros
Pé Cúbico
7,481
Galões Americano
Peso Quilograma
2,205
Libras 39
Quilograma
35,27
Onças
Libra
0,454
Quilogramas
Onça
28,35
Gramas
Vazão Multiplique
Por
Para obter
Litros por segundo
3,60
Metros Cúbicos por hora
Litros por segundo
951,12
Galões por hora
Litros por minuto
0,2642
Galões por minuto
Litros por minuto
15,85
Galões por hora
Metros Cúbicos por hora
0,278
Litros por segundo
Metros Cúbicos por hora
16,67
Litros por minuto
Metros Cúbicos por hora
4,403
Galões por minuto
Metros Cúbicos por hora
264,18
Galões por hora
Galões por minuto
0,0631
Litros por segundo
Galões por minuto
3,785
Litros por minuto
Galões por minuto
0,227
Metros Cúbicos por hora
Galões por hora
0,0631
Litros por minuto
Galões por hora
0,00379
Metros Cúbicos por hora
Potência Cavalo Vapor (CV)
0,9863
Horse Power (HP)
Horse Power (HP)
1,014
Cavalo Vapor (CV)
Horse Power (HP)
0,7453
Quilowatt
Watt
0,001341
Horse Power (HP)
Pressão Libras por pol. Quadrada (PSI)
0,703
Metros de coluna D´agua (MCA)
Libras por pol. Quadrada (PSI)
2,31
Pés de coluna D´agua
Libras por pol. Quadrada (PSI)
0,0703
Kg por cent. Quadrado (kgf/cm2)
Libras por pol. Quadrada (PSI)
51,72
Milímetros de mercúrio (mm Hg) 40
Metros de coluna D´agua (MCA)
1,422
Libras por pol. Quadrada (PSI)
Metros de coluna D´agua (MCA)
3,28
Pés de coluna D´agua
Metros de coluna D´agua (MCA)
0,10
Kg por cent. Quadrado (kgf/cm2)
Metros de coluna D´agua (MCA)
73,56
Milímetros de mercúrio (mm Hg)
Pés de coluna D´agua
0,433
Libras por pol. Quadrada (PSI)
Pés de coluna D´agua
0,304
Metros de coluna D´agua (MCA)
Multiplique
Por
Para obter
Pés de coluna D´agua
0,0305
Kg por cent. Quadrado (kgf/cm2)
Pés de coluna D´agua
22,43
Milímetros de mercúrio (mm Hg)
Kg por cent. Quadrado (kgf/cm2)
14,22
Libras por pol. Quadrada (PSI)
10,0
Metros de coluna D´agua (MCA)
Kg por cent. Quadrado (kgf/cm2)
736,0
Milímetros de mercúrio (mm Hg)
Milímetros de mercúrio (mm Hg)
0,0193
Libras por pol. Quadrada (PSI)
Milímetros de mercúrio (mm Hg)
0,0136
Metros de coluna D´agua (MCA)
Milímetros de mercúrio (mm Hg)
0,0446
Pés de coluna D´agua
Milímetros de mercúrio (mm Hg)
0,0014
Kg por cent. Quadrado (kgf/cm2)
Kg por cent. Quadrado (kgf/cm2)
41
Anexo III
Tabela de valores de F (fator de múltiplas saídas) Qtde de aspersores Fator F
Qtde de aspersores Fator F
1
1,000
17
0,375
2
0,639
18
0,373
3
0,534
19
0,372
4
0,485
20
0,370
5
0,457
22
0,368
6
0,438
24
0,366
7
0,425
26
0,364
8
0,416
28
0,362
9
0,408
30
0,362
10
0,398
35
0,359
11
0,396
40
0,357
12
0,393
50
0,355
13
0,390
51 a 100
0,350
14
0,387
101 a 250
0,348
15
0,385
251 a 500
0,345
16
0,382
42
Anexo IV TABELAS DE PERDAS DE PRESSÃO EM 100 METROS DE TUBOS NOVOS DE FERRO FUNDIDO OU GALVANIZADO E TUBOS DE PVC VAZÃO m3/h
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10 12 14 16 18 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
PVC FºFº 3/4"
PVC
1,72 5,79 11,80 19,50 28,80 39,60 52,00 65,50 80,50 97,00
0,60 2,00 4,00 6,80 10,00 13,70 18,00 22,70 27,90 33,50 39,60 46,20 53,10 60,50 63,30 76,40 85,00 94,00
2,00 7,50 16,00 27,00 35,00 58,00 80,00 100,00
FºFº 1"
0,70 2,70 6,00 10,00 16,00 21,50 26,00 37,00 45,00 55,00 65,00 80,00 95,00
PVC FºFº 1.1/4"
0,18 0,62 1,25 2,10 3,10 4,20 5,50 7,00 8,60 10,40 12,30 14,30 16,50 18,70 21,20 23,60 26,30 29,00 32,00 35,00 48,00 63,00 80,00 98,00
0,20 0,75 1,60 2,70 4,50 6,00 8,00 10,00 12,00 15,50 18,00 22,00 25,00 29,00 35,00 37,00 38,00 40,00 50,00 56,00 80,00 100,00
PVC FºFº 1.1/2"
0,20 0,45 0,70 1,10 1,50 1,95 2,50 3,00 3,60 4,30 5,00 5,70 6,50 7,30 8,20 9,10 10,00 11,00 12,10 16,80 22,00 28,00 34,00 41,00 60,00 83,00 100,00
PVC
FºFº 2"
0,22 0,07 0,08 0,50 0,15 0,17 0,80 0,25 0,28 1,40 0,37 0,40 1,80 0,50 0,60 2,40 0,68 0,80 3,00 0,85 1,05 3,70 1,00 1,30 4,70 1,25 1,60 5,50 1,50 2,00 6,60 1,70 2,20 7,50 2,00 2,40 8,30 2,30 3,00 11,00 2,60 3,50 11,50 2,90 3,90 13,00 3,20 4,50 14,00 3,50 4,80 15,00 3,90 5,10 17,00 4,20 5,70 24,00 5,80 8,00 35,00 7,60 11,50 40,00 9,50 14,00 52,00 12,00 17,00 63,00 14,20 21,50 95,00 21,00 33,00 29,00 45,00 38,00 61,00 48,00 78,00 59,00 100,00 70,00 83,00 97,00
PVC FºFº 2.1/2"
0,06 0,09 0,13 0,17 0,21 0,26 0,31 0,37 0,43 0,49 0,56 0,63 0,70 0,78 0,87 0,96 1,05 1,45 1,90 2,40 3,00 3,60 5,20 7,20 9,40 12,00 14,50 18,00 21,00 24,00 28,00 32,00 36,00 40,00 44,00
0,07 0,12 0,16 0,22 0,27 0,32 0,42 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,20 1,25 1,40 1,50 2,20 3,00 3,70 4,50 5,70 8,50 12,00 16,00 20,50 26,00 32,00 41,00 45,00 55,00 60,00 68,00 76,00
PVC
FºFº
PVC
3"
0,04 0,07 0,09 0,11 0,13 0,15 0,18 0,21 0,24 0,27 0,31 0,34 0,38 0,41 0,45 0,62 0,80 1,00 1,25 1,50 2,20 3,00 4,00 5,10 6,30 7,50 9,00 10,50 12,00 13,60 15,50 17,20 19,00
0,05 0,08 0,10 0,12 0,15 0,17 0,20 0,26 0,28 0,30 0,35 0,40 0,45 0,47 0,50 0,80 1,00 1,20 1,80 2,00 3,00 4,20 5,70 7,00 9,00 11,00 13,00 16,00 18,00 21,00 23,00 26,50 29,00
FºFº
PVC
4"
0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,17 0,23 0,28 0,35 0,42 0,62 0,85 1,20 1,45 1,80 2,10 2,50 2,90 3,30 3,80 4,30 4,80 5,30
0,07 0,08 0,10 0,12 0,13 0,16 0,18 0,19 0,20 0,28 0,31 0,40 0,45 0,70 1,10 1,50 2,00 2,50 3,10 3,80 4,30 5,50 6,00 7,20 8,00 9,20 11,00
FºFº 5"
0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,15 0,23 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,90 1,00 1,20 1,35 1,50 1,70 1,90
0,06 0,09 0,12 0,14 0,17 0,23 0,35 0,50 0,65 0,80 1,00 1,25 1,60 1,80 2,10 2,40 2,60 3,10 3,50
43
90 95 100 120 150 200 250 300 350 400
49,00 54,00 69,00 81,00
21,00 23,20 25,50 35,00 52,00 85,00
31,00 5,90 37,00 6,50 40,00 7,00 58,00 10,00 15,00 25,00 40,00 50,00 65,00 80,00
12,00 2,10 13,00 2,30 14,00 2,50 20,00 3,50 30,00 5,20 50,00 8,50 80,00 13,50 18,00 25,00 30,00
3,80 4,10 4,70 6,60 10,00 17,50 26,50 36,00 50,00
Os valores acima estão de acordo com a NBR-5626 OBS: Em se tratando de tubos Galvanizados ou FºFº usados, deve-se acrescentar 3% aos valores acima para cada ano de uso da tubulação.
Anexo V
TABELA DE PERDAS DE CARGA EM CONEXÕES ( Em metros de tubulação equivalentes )
CONEXÕES registro gaveta registro globo válvula de retenção curva - 90º cotovelo - 45º Cotovelo - 90º Tee Válvula de pé
3/4" 1" 1 1/4" 0,10 0,12 0,18 5,00 6,80 9,70 1,10 1,50 2,10 0,30 0,40 0,60 0,30 0,40 0,50 0,60 0,80 1,10 10,80 14,90 21,00
1 1/2" 0,20 11,80 2,50 0,70 0,60 1,30 26,00
2" 0,28 16,00 3,40 1,00 0,90 1,80 35,00
2 1/2" 3" 0,34 0,46 20,00 26,00 4,30 5,50 1,20 1,50 1,10 1,40 2,20 2,90 44,00 57,00
4" 5" 6" 8" 10" 12" 0,65 0,83 1,10 1,50 1,80 2,37 37,00 48,00 60,00 83,00 103,00 135,00 7,70 10,20 12,60 17,60 21,70 28,60 2,00 2,80 3,50 4,90 6,00 7,90 1,90 2,50 3,20 4,40 5,40 7,10 4,00 5,20 6,50 9,00 11,30 14,80 79,00 100,00 130,00 180,00 225,00 300,00
44