DIMENSIONAMENTO DE INST IN STA A L A ÇÃ ÇÃO O DE BOM B OMB B EAMENT EAMENTO O
Prof. Hugo Alexandre Soares Guedes E-mail:
[email protected] Website: wp.ufpel.edu.br/hugoguedes/
INST IN STA A L A ÇÃ ÇÃO O DE BOMBEA BOMB EAME MENT NTO O
DIMENSIONAMENTO Dados conhecidos:
Peças especiais:
• População: 500 habitantes;
Tubulação de sucção :
• Quota diária per capta: 200 L.hab-1.dia-1;
- 1 válvula de pé; e
• Desnível de sucção: 4,0 m;
-1 curva de 90o.
• Tubulação: PVC (C = 140); • Jornada de trabalho da bomba: 8 h.dia -1;
Tubulação de recalque:
• Comprimento da tubulação de sucção: 10,0 m;
- 2 curvas de 90o;
• Comprimento da tubulação de recalque: 300 m;
- 2 curvas de 45o;
• Coeficiente de reforço (k1k2): 1,25; e
- 1 válvula de gaveta;
• Desnível de recalque: 11,5 m.
- 1 válvula de retenção; e - Saída livre.
DIMENSIONAMENTO • Tubulação de Sucção
•Tubulação de recalque
Peças tubos retos 1 válvula de pé 1 curva de 90o Comprimento virtual (LV)
Peças tubos retos 2 curvas de 90o (2 x1,3) 2 curvas de 45o(2 x 0,7) 1 válvula de gaveta 1 válvula de retenção Saída livre Comprimento virtual (LV)
Comprimento (m) 10 25 1,4 36,4
Comprimento (m) 300 2,6 1,4 0,8 7,1 3,3 315,20
DIMENSIONAMENTO a) Cálculo dos diâmetros das tubulações de sucção e recalque: • VAZÃO Q1 Q1
86400
500.1,25.200 86400
Q
Q
nk 1 k 2 q
24 8
24 8
Q1
1,45 Ls 1 (Vazão Contínua)
(Vazão intermitente)
.1,45 4,35 Ls 1
(Vazão da bomba)
DIMENSIONAMENTO a) Cálculo dos diâmetros das tubulações de sucção e recalque:
T D R 1,3 24 D R 1,3( =
8 24
0,25
Q
(FÓRMULA DA ABNT )
) 0, 25 0,00435
DR = 0,065 m = 65 mm (diâmetro não comercial) DR = 60 mm (diâmetro comercial inferior) DS = 75 mm (diâmetro comercial superior)
Como: Q = AV VR = 1,54 m.s-1 <2m/s OK! [velocidades econômicas] -1 <1m/ OK! V 0 98
DIMENSIONAMENTO b) Cálculo da altura manométrica (H m):
Hm = HG + h t = (HS+h tS ) + ( HR +h tR) • Tubulação de Sucção
htS
10,646Q1,852 LVS 1,852
C
DS
4,87
Peças tubos retos 1 válvula de pé 1 curva de 90o Comprimento virtual (LV)
10,646(0,00435)1,852 36,4 1,852
140
4,87
0,075
HmS = HS + htS = 4,0 + 0,53 = 4,53 m
Comprimento (m) 10 25 1,4 36,4
0,53m
DIMENSIONAMENTO b) Cálculo da altura manométrica (H m): • Tubulação de Recalque
htR
10,646Q1,852 LVR 1,852
C
D R
4,87
Peças tubos retos 2 curvas de 90o (2 x1,3) 2 curvas de 45o(2 x 0,7) 1 válvula de gaveta 1 válvula de retenção Saída livre Comprimento virtual (LV)
10,646(0,00435)1,852 315,20 1,852
140
0,060
4 ,87
HmR = HR + htR = 11,5 + 13,5 = 25,0 m Hm = 4,53 + 25,0 = 29,53 m
Hm = 30 m
Comprimento (m) 300 2,6 1,4 0,8 7,1 3,3 315,20
13,5m
DIMENSIONAMENTO
• Ponto de projeto:
Hm = 30 m Q = 4,35 L.s -1 = 15,66 m 3.h -1
• Catálogo Mark Peerless
Diagrama de cobertura hidráulica
Diagrama de Cobertura Hidráulica Hm = 30 m Q = 15,66 m 3.h -1
Hm = 30 m Q = 15,66 m 3.h -1
Hm = 30 m Q = 15,66 m 3.h -1
DIMENSIONAMENTO c) Seleção da bomba - Modelo GB: D = 252 mm n = 1750 rpm η = 35 a 40%
- Modelo DE: D = 164 mm n = 3500 rpm η = 53,5%
c.1) Adotar a bomba cuja curva característica se situa imediatamente acima do ponto de projeto c.2) Adotar o ponto de projeto (Q = 15,66 m3.h-1; Hm = 30 m) e encontrar a curva característica que passa por esse ponto.
DIMENSIONAMENTO d) Cálculo da potência do motor (N)
d.1) Considerando a curva situada acima do ponto de projeto - Obtenção do novo ponto de funcionamento - Traçado da C.C. da tubulação Hm = HG + KQ2
(fórmula Universal)
Hm = HG + K’Q1,852
(fórmula de Hazen-Williams)
30 = 15,5 + K’(15,66)1,852 K’ = 0,08884
Hm = 15 5 + 0 08884Q1,852
Q e m m3.h-1; H em m
DIMENSIONAMENTO Hm = 15,5 + 0,08884Q1,852
Q e m m3.h-1; Hm em m
Q (m3h-1)
0
4
8
12
16
20
Hm (m)
15,5
16,6
19,7
24,3
30,6
38,3
Tubulação
DIMENSIONAMENTO Novo ponto de funcionamento:
Q = 18 m3h-1 Hm = 34 m η = 52%
Pot B
QH m
75
1000.18.34 3600.75.0,52
4,36cv
N = 1,30.4,36 = 5,67 cv
Motor elétrico comercial = 6,0 cv
DIMENSIONAMENTO • MOTORES A ÓLEO DIESEL Folga = 25% • MOTORES A GASOLINA Folga = 50% • MOTORES ELÉTRICOS:
Potência exigida pela bomba (Pot) até 2,0 cv
Folga recomendável (%)
2,0 a 5,0 cv
30
5,0 a 10,0 cv
20
10,0 a 20,0 cv
15
acima de 20,0 cv
10
50
DIMENSIONAMENTO Observações: • Obtenção
da vazão inicial de projeto (Q = 15,66 m3.h-1)
fechando-se a válvula de gaveta até que a Hm seja 37,5 m. • Cálculo da potência caso o novo ponto de funcionamento não
tivesse sido obtido: Pot B
QH m
75
1000.15,66.30 3600.75.0,535
N = 1,30.3,23 = 4,22 cv
Motor elétrico comercial = 5,0 cv
3,25cv
DIMENSIONAMENTO d.2) Considerando que a curva característica da bomba será mudada pela variação da rotação do rotor - O diâmetro do rotor, o rendimento e o ponto de funcionamento da bomba (Q = 15,66 m3.h-1; Hm = 30 m) devem ser mantidos constantes. - Ponto homólogo de funcionamento: Ponto de funcionamento (conhecido) H1 = 30 m Q 1 = 15,66 m3.h-1 η = 53,5% D1 = 164 mm
Ponto Homólogo (de mesmo rendimento) H2 = ?? Q 2 = ?? η = 53,5% D1 = 164 mm
DIMENSIONAMENTO H1 Q1
2
H2 Q2
2
H2 Q2
2
cte
30 15,66
2
0,1223
H2 = 0,1223 Q22
(Q2 em m3.h-1, H2 em m)
Curva de iso-rendimento Q2 (m3.h-1) H2 (m)
0 0
4 2
12 17,6
16 31,3
20 49,0
24 70,4
DIMENSIONAMENTO H2 = 0,1223 Q22 Q2 (m3.h-1) H2 (m)
0 0
4 2
(Q2 em m3.h-1, H2 em m) 12 17,6
16 31,3
20 49,0
24 70,4
Isorendimento
DIMENSIONAMENTO Ponto homólogo: Q 2 = 17,2 m3.h-1 H2 = 35,5 m η2 = 53,5% (mesmo rendimento)
- Nova rotação da bomba Q1 Q2 n1
n1 n2
Q1 Q2
n2
15,66 3500 3187rpm 17,20
- Redução da rotação n1d1 = n2d2 d 1 d 2
3500 3187
(1 bomba, 2 motor)
1,10
DIMENSIONAMENTO Potência do motor Pot B
QH m 1000.15,66.30 3,25 75 3600.75.0,535
N = 1,30.3,25 = 4,22 cv
Motor elétrico comercial = 5,0 cv
DIMENSIONAMENTO d.3) Considerando que a curva característica da bomba será mudada pela usinagem do rotor - Rotação é mantida constante Ponto de funcionamento (conhecido) H1 = 30 m Q1 = 15,66 m3.h-1 η = 53,5% D1 = ??? n1 = 3500 rpm
Ponto Homólogo (de mesmo rendimento) H2 = 35,5 m Q2 = 17,2 m3.h-1 η = 53,5% D1 = 164 mm n1 = 3500 rpm
DIMENSIONAMENTO Q1 Q2 D1
D1
2
D2
2
D2
Q1 Q2
164
15,66 17,20
156mm
- Usinagem U
D
2
D1 2
164 156 2
4mm
e) Estudo da bomba quanto à cavitação e.1) Considerando que a C.C. da bomba será mantida
NPSHr = 4,5 m (Curva) Altitude = 650 m Temp. média da água = 20oC
• • •
Patm
10 0,0012 A 10 0,0012.650 9,22mca
htS
10,646Q1,852 LVS 1,852
C
NPSH d
4 ,87 S
D
Patm
(
10,646(18 / 3600)1,852 36,4
PV
1,852
140
4 ,87
0,075
0,68m
H S htS ) 9,22 (0,238 4 0,68) 4,30m
NPSHd < NPSH
Bomba cavitará!!
Tubulação
Hm = 34 m Q = 18 m 3.h -1
e) Estudo da bomba quanto à cavitação e.2) Considerando que a C.C. da bomba será alterada
NPSHr = 4,0 m (Curva) Altitude = 650 m Temp. média da água = 20oC
• • •
Patm
10 0,0012 A 10 0,0012.650 9,22mca
h tS
10,646Q1,852LVS 1,852
C
NPSH d
DS
Patm
4 ,87
(
PV
10,646(15,66 / 3600)1,852 36,4 1,852
140
4,87
0,075
0,52m
HS h tS ) 9,22 (0,238 4 0,52) 4,47m
NPSHd > NPSH
Bomba não cavitará!!
