apostila basica de aula maquinas e equipamentos

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Mquinas e Equipamentos

Mrcio Jos Moura dos Santos

Curso Tcnico em Saneamento

Belm PA / 2011

PROJETO INSTRUCIONAL DISCIPLINA: MQUINAS E EQUIPAMENTOS Ementa: Unidades de Gradeamento; Caixas de areia; Agitadores e Floculadores; Jar Test; Vlvulas de reteno e registros de gaveta; Bombas hidrulicas e bombas centrfugas.

SUMRIO

1 - UNIDADES DE GRADEAMENTO 1.1 - O QUE UNIDADE DE GRADEAMENTO? 1.2 - FINALIDADE DAS UNIDADES DE GRADEAMENTO 1.3 - TIPOS DE GRADES 1.4 - MANUTENO 2 CAIXAS DE AREIA 2.1 - ASPECTOS GERAIS 2.2 - FUNCIONAMENTO DA CAIXA DE AREIA 2.3 DISPOSITIVOS DE REMOO DE AREIA 3 AGITADORES E FLOCULADORES 3.1- O QUE SO AGITADORES? 3.1.1 - Classificao quanto energia 3.1.1.1 - Agitadores Hidrulicos: 3.1.1.2 - Agitadores Mecnicos 3.1.1.3 - Tipos de Agitadores Mecnicos 3.2 - O QUE SO FLOCULADORES? 3.2.1 - Classificao quanto a energia 3.2.1.1 - Floculadores Hidrulicos: 3.2.1.2 - Floculadores Mecnicos 3.2.1.3 - Tipos de Floculadores 4 - JAR TEST 4.1 - O APARELHO 4.2 - APLICAO 4.3 - O ENSAIO 4.3.1 Etapas do teste de coagulao que devem ser observados 4.3.2 Material necessrio: 4.3.3 ensaio 01 4.3.4 ensaio 02 5 - VLVULAS DE RETENO E REGISTROS DE GAVETA 5.1 VLVULAS DE RETENO 5.1.1 Uso e Funcionamento 5.1.2 Tipos 5.2 - REGISTROS DE GAVETA 5.2.1 Tipos de registros de gaveta 5.2.2 Instalao e Montagem 5.2.4 Materiais Usados em Registros de Gaveta 6 BOMBAS HIDRULICAS E BOMBAS CENTRFUGAS 6.1 CONJUNTOS ELEVATRIOS 6.1.1 Componentes 6.2 - BOMBAS HIDRULICAS 6.2.1 - Classificao 6.3 - BOMBAS CENTRIFUGAS 6.3.1 - Descrio 6.3.2 - Classificao 6.4 PR-DIMENSIONAMENTO

4 4 4 4 7 8 8 9 9 11 11 11 11 13 13 13 14 14 14 15 16 16 17 17 18 18 19 19 21 21 22 22 23 24 24 25 27 28 28 30 30 31 31 34 34

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Aula 1 Unidades de Gradeamento Objetivos da aula: Ao final desta aula o aluno ter condies de: Compreender a funo de uma unidade de gradeamento; Conhecer os tipos de grades usadas e o seu processo de limpeza; Reconhecer os tipos de grades usadas em estaes de tratamento de gua e esgoto.

1.1 - O que unidade de gradeamento?

So dispositivos de reteno de materiais grosseiros, feitos geralmente em barras de ferro ou ao dispostas paralelamente, verticais ou inclinadas. Neste dispositivos o fluxo dos esgotos acontece atravs do espaamento entre as barras.

1.2 - Finalidade das unidades de gradeamento Destinada remoo de slidos grosseiros atravs das grades de barras de ferro ou ao.

1.3 - Tipos de Grades

O espaamento entre barras fixado em funo das dimenses dos slidos grosseiros que se pretende remover; Conforme o espaamento, as grades podem ser classificadas em grosseiras, mdias e finas.

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Tabela 01 tipos de grades e espaamento entre barras. Fonte: Jordo (1995)Seo Transversal da Barra Tipo de Grade Em polegadas Grades grosseiras 3/8 x 2 3/8 x 2 1/2 1/2 x 1 1/2 1/2 x 2 5/26 x 2 3/8 x 1 1/2 3/8 x 2 1/4 x 1 1/2 5/16 x 1 1/2 3/8 x 1 1/2 Em centmetros 0,95 x 5,00 0,95 x 6,35 1,27 x 3,81 1,27 x 5,00 0,79 x 5,00 0,95 x 3,81 0,95 x 5,00 0,64 x 3,81 0,79 x 3,81 0,95 x 3,81

Grades mdias

Grades finas

Tabela 02 Seo transversal das barras Fonte: Jordo (1995)Tipo de Grade Espaamento entre barras Em polegadas Em centmetros Acima de 1 1/2 3/4 a 1 1/2 3/8 a 3/4 4,0 a 10,0 2,0 a 4,0 1,0 a 2,0

Grades grosseiras Grades mdias Grades finas

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Figura 01 Unidade de gradeamento

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1.4 - Manuteno

O material retido na grade deve ser removido, evitando represamento dos esgotos no canal a montante, e conseqentemente, elevao do nvel e aumento excessivo da velocidade do lquido entre as barras, provocando o arraste do material que se pretende remover;

A remoo pode ser realizada atravs de rastelo mecanizada pode ser automaticamente controlada por temporizador (timer), ou atravs de flutuadores adequadamente instalados para comandar o mecanismo de limpeza, sempre que o diferencial de nveis, entre montante e jusante, exceder o valor mximo recomendada para operao de limpeza.

Figura 02 - Unidade de gradeamento operando sem obstruo Fonte:http://files.csgquiagua.webnode.pt/200000199-d5df7d7072/B6%5D.jpg

EXERCCIO AVALIATIVO1 Qual a funo de uma unidade de gradeamento? 2 Como ocorre a limpeza deste mecanismo? 3 Pesquise uma figura de uma unidade de gradeamento funcionando.

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Aula 2 Caixas de Areia

Objetivos da aula: Ao final desta aula o aluno ter condies de: Compreender a funo da caixa de areia no processo de tratamento de esgoto; Conhecer os principais aspectos operacionais da caixa de areia; Conhecer o processo de limpeza e manuteno da caixa de areia. 2.1 Aspectos Gerais Pode-se considerar que a areia contida nos esgotos : silte, argilas, escrias, cascalhos, areia, etc.A remoo de areia dos esgotos tem por finalidade evitar a abraso nos equipamentos e nas tubulaes, eliminar ou reduzir a possibilidade de obstruo nas unidades dos sistemas, tais como: tubulaes, tanques, orifcios, sifes, etc e, facilitar o transporte lquido do sistema, principalmente a transferncia de lodos, em suas diversas fases (Jordo e Pessoa, 1995).

Figura 07: caixa de areia Fonte: http://www.copasa.com.br/media/LigEsgoto_05.jpg

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2.2 Funcionamento da caixa de areia Na prtica, o material retido so partculas cujo dimetro variam de 0,1 mm a 0,4 mm. Para dimensionamento, adota-se a remoo de partculas com dimetro mnimo de 0,2 mm.

A velocidade deve ser condicionada a 0,30 m/s. Velocidades superiores podero resultar em arraste de partculas e velocidades inferiores pode resultar na deposio de matria orgnica, provocando odores desagradveis devido decomposio do lodo.

As caixas de areia so constitudas de cmaras intercaladas no fluxograma de um sistema de tratamento, aps o gradeamento.

2.3 Dispositivos de Remoo de Areia

A remoo de areia pode ser realizada manual ou mecanicamente. Na manual exige a paralisao da unidade. Para tanto, os projetistas utilizam sistemas extras ou desvios por meio de tubulaes (by-pass).

A remoo mecnica, realizada por dispositivos transportadores de areia, que removem continuamente a areia acumulada em depsitos, especificamente projetados. Os dispositivos mais comuns so: esteiras, caambas, raspadores, air lift, de parafusos sem fim, ou bombas especiais.

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Figura 07 Caixa de areia em planta e corte. http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/es10_11.gif

EXERCCIOS AVALIATIVOS

1 Faa uma pesquisa na bibliografia tcnica e escreva o prdimensionamento de uma caixa de areia.

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3 Agitadores e Floculadores Objetivos da aula: Ao final desta aula o aluno ter condies de: Compreender a funo e o funcionamento dos agitadores e floculadores; Conhecer os tipos de agitadores e floculadores;

3.1- O que so agitadores?

So dispositivos utilizados em unidades de tratamento de gua, como o objetivo de promover a mistura rpida de compostos qumicos utilizados na coagulao e alcalinizao da massa lquida. Os agitadores, quando mecnicos, utilizam energia para girar paletas em altas rotaes, gerando um gradiente de velocidade alto, promovendo um ambiente turbulento.

3.1.1 Classificao quanto a energia

3.1.1.1 Agitadores Hidrulicos: mecanismo com uso de energia hidrulica para a disperso de coagulantes na gua. Ex: Calha Parshall.

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Figura 03 Misturador hidrulico Calha Parshall Fonte:http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTG8ZoBPwpdnHuV84sejWp2U4HtK_f4RpAdRvTlRK_bV9JW1Wo&t=1

CALHA PARSHALL: um dispositivo utilizado em ETAs com a dupla finalidade de medir a vazo afluente e realizar a mistura rpida. Trabalha normalmente com descarga livre, passando a corrente lquida de uma condio supercrtica para uma subcrtica, causando ressalto.

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3.1.1.2. Agitadores Mecnicos: agitadores tipo turbina, que consiste em um aparelho mecnico que produz movimento em um lquido atravs da rotao de seus impulsores.

Figura 04 Misturador mecnico tipo turbina

3.1.1.3 Tipos de Agitadores Mecnicos Fluxo Axial: movem o lquido paralelamente ao eixo do motor Fluxo Radial: movem o lquido perpendicularmente ao eixo do motor

(1)

(2)

Figura 05 Fluxo axial (1) e fluxo radial (2) Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/es10_11.gif

3.2 O que so floculadores?

So dispositivos utilizados em unidades de tratamento de gua, como o objetivo de promover a formao de flocos para posterior sedimentao.13

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Essas mquinas utilizam a energia para girar suas paletas em baixas rotaes, gerando um gradiente de velocidade baixo, promovendo um ambiente mais estacionrio para melhor formao de flocos.

3.2.1 Classificao quanto energia

3.2.1.1 Floculadores Hidrulicos: tanques com chicanas que usam energia hidrulica em seu escoamento para a formao de flocos na gua. Ex: Tipos chicana.

Figura 03 Floculador hidrulico Tipo Chicana Fonte:http://3.bp.blogspot.com/_ZfT6vZmKNhM/SOoeV_PDWPI/AAAAAAAAADY/6HEvxyxZ Pto/s400/19Jun_0011.bmp

CHICANA: um dispositivo em forma de canal, normalmente feito em concreto, com o objetivo de reduzir a energia do lquido para a formao dos flocos.

3.2.1.2. Floculadores Mecnicos: floculadores tipo turbina, que consiste em um aparelho mecnico que produz movimento em um lquido atravs da rotao de seus impulsores.

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Figura 06 Floculador de fluxo axial

3.2.1.3 Tipos de Floculadores Assim como os misturadores rpidos, os floculadores podem ser: Fluxo Axial: movem o lquido paralelamente ao eixo do motor Fluxo Radial: movem o lquido perpendicularmente ao eixo do motor

EXERCCIO AVALIATIVO1 Qual a funo dos agitadores? 2 Qual a funo dos floculadores? 3 Como classificam-se os agitadores e floculadores, de acordo a energia usada em seus processos? 4 - O que so fluxos radial e axial?

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Aula 4 Jar test Objetivos da aula: Ao final desta aula o aluno ter condies de: Conhecer o aparelho e sua funo; Conhecer o ensaio e seus procedimentos; 4.1 - O Aparelho O Jar Test um aparelho agitador, usado em ensaios de floculao que estabelece e avalia as condies de tratabilidade de guas e efluentes, sendo ferramenta bsica para otimizao da rotina de operadores e tcnicos de laboratrios.

Figura 08: Aparelho Jar test Fonte: Funasa (2002)

4.2 - Aplicao um aparelho usado num teste denominado teste de jarros, um mtodo ainda bastante empregado em nossas Estaes de Tratamento de gua, para a determinao das dosagens timas dos coagulantes qumicos16

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Entretanto este tipo de ensaio vem sendo empregado tambm para a determinao de parmetro bsico na elaborao do projeto de uma Estao de Tratamento de gua. Por este ensaio determina-se a condio tima para floculao de uma gua caracterizada pelo tempo e agitao necessria, para tanto, uma vez determinada a dosagem tima dos coagulantes, deve-se verificar qual o tempo, e qual o gradiente de velocidade timo para se flocular a gua em estudo. Alm disso, deve-se verificar se a floculao obtida fornece uma gua que aps a sedimentao apresentar uma grande reduo de turbidez. 4.3 - O Ensaio O ensaio de coagulao no uma operao muito simples, pois devem ser consideradas algumas variveis do processo, como a cor e turbidez da gua bruta; se a alcalinidade natural da gua suficiente, se o pH est dentro da faixa tima de floculao, o tipo de coagulante empregado, etc. Neste exemplo prtico, vamos apenas considerar os parmetros: cor, turbidez, pH e alcalinidade total, j que o objetivo principal do teste a remoo da cor e turbidez da gua, aplicando-se uma menor quantidade de coagulante. O produto qumico utilizado o sulfato de alumnio, sendo o mais comum. 4.3.1 Etapas do teste de coagulao que devem ser observados a) fazer anlise da amostra bruta cor, pH, turbidez e alcalinidade total, temperatura; b) descobrir o pH timo de floculao; c) verificar a menor dosagem do coagulante no pH timo; d) observar a velocidade de sedimentao dos flocos;17

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e) analisar o sobrenadante, verificando, principalmente, a remoo de cor e turbidez. 4.3.2 Material necessrio: a) aparelho de Jar-test conforme o da figura; b) 18ecker forma baixa de 1000 ml; c) soluo de sulfato de alumnio a 1%; d) soluo de cal a 0,5%; e) Pipetas graduadas de 5 e 10 ml. 4.3.3 ensaio 01 OBS: Considerando que a gua bruta tenha alcalinidade natural suficiente e tenha, tambm, um pH timo de floculao). a) colocar 6 beckers de 1 litro na plataforma do aparelho de Jar-Test; b) ench-los com gua bruta at a marca de 1000 ml; c) ligar o aparelho na velocidade mxima 100 r.p.m; d) adicionar simultaneamente nos beckers a quantidade de coagulante (sulfato de alumnio) que foi calculada para cada 18ecker; e) deixar agitar nessa velocidade por 2 a 3 minutos (tempo de deteno na cmara de mistura rpida); f) reduzir a velocidade de agitao para 50 r.p.m durante 10 a 30 minutos (tempo de deteno nos floculadores); g) deixar as amostras decantar por algum tempo(esse tempo seria o correspondente velocidade de sedimentao no decantador 10 a 30 minutos);

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h) coletar o sobrenadante de todos os beckers e analisar os parmetros necessrios para verificar qual deles apresentou melhor resultado; i) normalmente o melhor resultado aquele que apresentou maior reduo de cor e turbidez e essa dosagem dever ser a escolhida. 4.3.4 ensaio 02 OBS: Quando a gua no tem alcalinidade natural suficiente e desconhecese o pH timo de floculao. a) colocar 6 beckers de 1 litro na plataforma do aparelho de Jar-Test; b) ench-los com gua bruta at a marca de 1000 ml; c) ligar o aparelho na velocidade mxima 100 r.p.m; d) estabelecer diferentes pH nos beckers usando lcali (cal hidratada); e) aplicar uma quantidade fixa de sulfato de alumnio em todos os beckers e proceder de acordo com os passos (e) e (i) do procedimento 1; f) medir o pH do frasco que apresentou melhor resultado; g) executar novo ensaio, fixando em todos os beckers o pH timo encontrado no item anterior; h) adicionar sulfato de alumnio em cada 19ecker, variando a concentrao em valores prximos (menor e maior) da dosagem utilizada na letra c; i) proceder de acordo com os passos de (e) e (i) do procedimento 1. Quando a gua bruta no tiver alcalinidade natural suficiente para reagir com o sulfato de alumnio, usar cal hidratada ou outro lcali para promover uma alcalinidade artificial. * Quando a gua bruta no tiver um pH timo de floculao, criar essa condio, utilizando cidos ou bases (lcalis).19

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* O lcali mais usado a cal hidratada * Normalmente se usa sulfato de alumnio a 1% e cal a 0,5% para fazer os ensaios, pois facilita a medio de volumes utilizados no processo. * Para dosagens de sulfato de alumnio de 10 15 20 25 30 e 35 mg/L de uma soluo a 1% so necessrios os seguintes volumes: 1,0 ml, 1,5 ml, 2,0 mL, 2,5 ml, 3,0 ml e 3,5 ml, respectivamente (Para dosagem de cal, usase metade desses volumes em ml ) EXERCCIO AVALIATIVO 1 Pesquise um artigo tcnico que tenha utilizado o aparelho Jar Test em sua pesquisa.

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Aula 5 Vlvulas de reteno e registros de gaveta Objetivos da aula: Ao final desta aula o aluno ter condies de: Conhecer os equipamentos e suas funes; Conhecer os principais tipos de vlvulas de reteno existentes no mercado e suas funes num sistema hidrulico; Compreender os principais aspectos de instalao de uma vlvula de reteno; Entender os tipos, o processo de instalao e as especificaes tcnicas de um registro de gaveta;

5.1 Vlvulas de Reteno So equipamentos de proteo, que visam proteger as instalaes hidrulicas do refluxo de gua quando da paralisao das bombas. Esses dispositivos so muito importante para a manuteno da coluna da gua durante eventuais paralisaes. 5.1.1 Uso e Funcionamento Esses dispositivos so instalados no incio das tubulaes de recalque, entre a sada das bombas e antes dos registros de gaveta, para proteo das bombas contra os golpes de arete, resultantes da cessao brusca do escoamento, especialmente por falta de energia eltrica. Esse

posicionamento o mais adequado, pois facilita inspees e consertos eventuais.

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Em funo do tipo de vlvula que possuem, permitem o deslocamento da gua num s sentido (Figura 09), assim necessrio ateno na hora da instalao, pois a portinhola deve abrir no sentido do fluxo.

Figura 09 Representao esquemtica de uma vlvula de reteno Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/

5.1.2 Tipos Existem vrios tipos de vlvulas de reteno, a saber: a) Tipo Portinhola Dupla e Portinhola Basculante nica. b) Tipo Fundo de Poo. c) Tipo Aero. d) Tipo Pisto 5.2 - Registros de gaveta

So dispositivos destinados a estabelecer, controlar e interromper a descarga de fluidos nos encanamentos. So conhecidos tambm com o nome de registros.

Em sistemas pblicos encontram-se geralmente os registros de gaveta do tipo oval ou chato, indicado apenas para pequenas presses de servio.22

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Figura 10 - Registros de gaveta Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/es10_11.gif

A perda de carga nessas vlvulas, quando completamente abertas, desprezvel. Este motivo e o custo relativamente reduzido explicam seu largo emprego em instalaes hidrulicas prediais, nos barriletes, ramais de gua, elevatrias de gua, ar comprimido e vapor. Devem funcionar

completamente abertos ou permanecerem totalmente fechados. Quando parcialmente abertas, elevam a perda de carga e podem produzir cavitao.

5.2.1 Tipos de registros de gaveta Os registros de gaveta so produzidos com duas bolsas, duas pontas ou dois flanges, de modo que possam ser adquiridos conforme o tipo de junta da tubulao em que o mesmo ser instalado (Figura 11)

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24Figura 11 - Vistas em corte de registros de gaveta com bolsas, pontas e flanges, respectivamente Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/

Em funo do mecanismo de acionamento, podemos citar os registros: a) cabeote: acionado somente com uma chave T, o que dificulta s pessoas estranhas moviment-lo. b) volante: dispensa a chave T e, possui um volante para manobras de fechamento ou abertura. mais utilizado em instalaes de superfcie, com as tubulaes aparentes.

Figura 12 - Registros de gaveta - cabeote e volante, respectivamente. Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/

Para registros de grande dimetro (acima de 300 mm), normalmente lana-se mo de pedestais de manobra com engrenagem para diminuir o esforo do operador, por redutor de engrenagens helicoidais, ou direto com by-pass. by-pass: uma derivao fixada de um lado e de outro da gaveta da vlvula. Este dispositivo permite a manobra das vlvulas de dimetros superiores a 300 mm quando a diferena entre as presses a montante e a jusante da gaveta atinge um valor que impede o acionamento direto.

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5.2.2 Instalao Em relao ao solo: Pode ser instalada na superfcie, subterrnea, sob tampes ou em caixas ou cmaras de alvenaria; ras Em relao canalizao: Pode figurar em quatro posies: em p, invertido ou deitado quando em canalizaes horizontais, e de lado em canalizaes verticais. 4.1.3 Montagem No ato da instalao de destes registros de gaveta deve ser previs a previsto possibilidade de desmontagem e retirada dos mesmos para reparos, manuteno ou substituio. Para que haja flexibilidade nestas operaes, a Figura 13, apresenta algumas possveis configuraes de montagem de vlvulas de gaveta em canalizaes flangeadas e canalizao ponta e bolsa. das

Figura 13 - Montagem em funo do tipo de junta da tubulao Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/

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5.2.4 Materiais Usados em Registros de Gaveta Em pequenas instalaes prevalece a fabricao em bronze. Nos dimetros de 50 a 600 mm, em tipo flangeado, ponta e bolsa, ou com pontas, so fabricadas ferro fundido cinzento ou dctil e ao, com componentes inox, galvanizado, lato etc. Os registros de ferro dctil suportam uma presso igual mxima da srie oval em ferro fundido cinzento, de modo que so fabricados sem a distino que h nos tubos de ferro fundido cinzento, entre srie oval e srie plana. Existem tambm vlvulas de ao-carbono fundido e de ao forjado para instalaes industriais, onde a presso e a temperatura do fluido so elevadas.

EXERCCIO AVALIATIVO 1 Pesquise em sites especializados as figuras dos diversos tipos de vlvulas de reteno apresentados neste material. 2 Em um sistema hidrulico, qual a funo de uma vlvula de reteno e a de um registro de gaveta?

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Aula 6 Bombas hidrulicas e Bombas Centrfugas Objetivos da aula:Ao final desta aula o aluno ter condies de: Conhecer a funo das bombas hidrulicas nos sistemas de abastecimento de gua e esgoto; Compreender a necessidade dos sistemas elevatrios; Conhecer o pr-dimensionamento das estaes elevatrias.

Em muitos sistemas de saneamento, nos quais o escoamento ocorre por gravidade, h o aproveitamento da energia potencial de posio para o transporte da gua, porm em muitos casos no h esta disponibilidade de cotas topogrficas, sendo necessrio transferir energia para o lquido atravs de um sistema eletromecnico. Um sistema de recalque ou elevatrio o conjunto de tubulaes, acessrios, bombas e motores necessrio para transportar uma certa vazo de gua ou qualquer outro lquido de um reservatrio inferior R1, na cota Z1, para outro reservatrio R2 , na cota Z2 > Z1. Este sistema lana mo de unidades de Mquinas e Equipamentos eletromecnicos para alcanar seus objetivos.

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R2

R1

Figura 14 Esquema para elevao Fonte: Direta As estaes elevatrias so componentes essenciais dos sistemas de abastecimento de gua, sendo utilizado na captao, aduo, tratamento e distribuio de gua. O uso intensivo das estaes elevatrias em sistemas de abastecimento de gua e esgoto sanitrio tem elevado o custo da energia eltrica, sendo um dos principais itens dos custos operacionais das prestadoras de servio de saneamento bsico.

6.1 Conjuntos Elevatrios

6.1.1 Componentes Os principais componentes de uma estao elevatria de gua so: Equipamento eletro-mecnico: Bomba e Motor

Tubulao: Suco, Barrilete e Recalque;

Construo Civil: Poo de suco e Casa de Bomba Em sntese, tm-se as seguintes definies:

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a Tubulao de suco, que constituda pela canalizao que liga o reservatrio R1 bomba, incluindo os acessrios necessrios, como vlvula de p com crivo, registro, curvas etc.

Figura 15 - Vlvula de p com crivo

b Conjunto elevatrio, que constitudo por uma ou mais bombas e respectivos motores eltricos ou a combusto interna.

c Tubulao de recalque, que constituda pela canalizao que liga a bomba ao reservatrio superior R2, incluindo registros, vlvula de reteno, manmetros, curvas etc.

A instalao de uma bomba em um sistema de recalque pode ser feita de duas formas distintas: a) Bomba afogada, quando a cota de instalao do eixo da bomba est abaixo da cota do nvel d gua no reservatrio inferior R1. b) Bomba no afogada, quando a cota de instalao do eixo da bomba est acima da cota do nvel d gua no reservatrio inferior R1.

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6.2 - Bombas Hidrulicas So mquinas hidrulicas que fornecem energia ao lquido com a finalidade de transport-lo de um ponto a outro. Normalmente recebem energia mecnica e a transformam em energia de presso e cintica ou em ambas.

6.2.1 - Classificao As bombas podem ser classificadas em duas categorias, a saber: Hidrodinmicas ou Rotodinmicas - so mquinas nas quais a movimentao do lquido desenvolvida por foras que se desenvolvem na massa lquida em conseqncia da rotao de uma pea interna (ou conjunto dessas peas) dotada de ps ou aletas chamada de roto (BOMBAS CINTICAS BOMBAS CENTRFUGAS)

-

Volumtricas ou de Deslocamento Positivo - so aquelas em que a movimentao do lquido causada diretamente pela movimentao de um dispositivo mecnico da bomba, que induz ao lquido um movimento na direo do deslocamento do citado dispositivo, em quantidades intermitentes, de acordo com a armazenamento da bomba, promovendo capacidade de enchimentos e

esvaziamentos sucessivos, provocando, assim, o deslocamento do lquido no sentido previsto.

Obs: So exemplos de bombas rotodinmicas as conhecidssimas bombas centrfugas e de bombas volumtricas as de mbolo ou alternativas e as rotativas.

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Figura 16 - Bomba volumtrica

6.3 - BOMBAS CENTRIFUGAS So bombas hidrulicas que tm como princpio de funcionamento a fora centrfuga atravs de palhetas e impulsores que giram no interior de uma carcaa estanque, jogando lquido do centro para a periferia do conjunto girante.

6.3.1 - Descrio Constam de uma cmara fechada, carcaa, dentro da qual gira uma pea, o rotor, que um conjunto de palhetas que impulsionam o lquido atravs da voluta. O rotor fixado no eixo da bomba, este contnuo ao transmissor de energia mecnica do motor.

Carcaa a parte da bomba onde, no seu interior, a energia de velocidade transformada em energia de presso, o que possibilita o lquido alcanar o ponto final do recalque. no seu interior que est instalado o conjunto girante (eixo-rotor) que torna possvel o impulsionamento do lquido.

Rotor31

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o componente da bomba que tem a funo de transferir para a massa lquida o movimento de rotao, convertendo a energia mecnica em energia cintica. O rotor pea mais importante da bomba, ele projetado para fornecer uma vazo Q, contra uma altura monomtrica H, girando a N rotaes por minuto.

Figura 17 Foto bomba centrfuga Fonte:

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Figura 18 Mecanismos de uma bomba centrfuga Fonte: http://www.cesarnatal.com.br/Bombas/rotores.gif

6.3.2 - Classificao A literatura tcnica sobre classificao de bombas muito variada, havendo diferentes interpretaes conceituais. Aqui apresentamos uma classificao geral que traduz, a partir de pesquisas bibliogrficas e textos comerciais, nossa viso sobre o assunto. i - Quanto a altura manomtrica (para recalque de gua limpa): baixa presso (H < 15 mca); mdia presso (15 < H < 50 mca); alta presso (H > 50 mca).

ii - Quanto a vazo de recalque: pequena (Q < 50 m3/hora); mdia ( 50 < Q < 500 m3/hora); grande (Q > 500 m3/hora).

iii - Quanto direo do escoamento do lquido no interior da bomba: radial ou centrfuga pura, quando o movimento do lquido na direo normal ao eixo da bomba; axial ou helicoidais, quando o escoamento desenvolve-se de forma paralela ao eixo e so especificadas para grandes vazes - dezenas de m3/s - e mdias alturas - at 40 m;

iv - Quanto estrutura do rotor aberto (para bombeamentos de guas residurias ou bruta de m qualidade);

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34

-

semi-aberto ou semi-fechado (para recalques de gua bruta sedimentada);

-

fechado (para gua tratada ou potvel).

v - Quanto a velocidade de rotao: baixa rotao ( N < 500rpm); mdia ( 500 < N < 1800rpm);

alta ( N > 1800rpm).

6.4 Pr-dimensionamento 6.4.1 - Grandezas caractersticas Uma bomba destina-se a elevar um volume de fluido a uma determinada altura, em um certo intervalo de tempo, consumindo energia para desenvolver este trabalho e para seu prprio movimento, implicando, pois, em um rendimento caracterstico. Estas, ento, so as chamadas grandezas caractersticas das bombas, isto , Vazo Q, Altura manomtrica H, Rendimento h e Potncia P.

a- Altura manomtrica ou Carga Hm Altura manomtrica de uma bomba a carga total de elevao que a bomba trabalha. dada pela expresso Hm = Hg + Hs + Hr + (vr2/2g) onde: Hm = altura manomtrica total; Hg = altura geomtrica total; Hs = perda de carga na suco; Hr = altura esttica de recalque; vr2/2g = parcela de energia cintica no recalque

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(normalmente desprezvel em virtude das aproximaes feitas no clculo da potncia dos conjuntos elevatrios). Hg = Hgs + Hgr, onde: Hgs (altura geomtrica de suco ou altura esttica de suco) = desnvel geomtrico entre o nvel de gua no poo de suco e a linha de centro da bomba. Se o nvel do lquido no poo de suco est abaixo da linha de centro da bomba, se diz que a suco negativa (bomba no afogada). Quando ocorre o inverso, diz-se que a suco positiva (bomba afogada). Hgr (altura geomtrica de recalque ou altura esttica de recalque) = desnvel geomtrico entre a linha de centro da bomba e o nvel do lquido onde chega a tubulao de recalque.

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Figura 19 - Elementos da altura manomtrica

Potncia solicitada pela bomba ou potncia fornecida pela bomba Pl a potncia para elevar a vazo do lquido, de modo a vencer a altura manomtrica total, tem-se:

Pl = . Q . H, onde: Pl = potncia lquida fornecida pela bomba, kW; N.m/s; = peso especfico da gua N/m3; Q = vazo em m3/s, H = altura manomtrica total ;

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Rendimentos A quantidade de energia eltrica a ser fornecida para que o conjunto motor-bomba execute o recalque, no totalmente aproveitada para elevao do lquido. Rendimentos da bomba n: a relao entre a potncia fornecida pela bomba ao lquido e a potncia consumida por essa bomba.

n = Pl / Pb = .Q.H/Pb, , onde: n = rendimento ou eficincia da bomba; Pb = potncia consumida pela bomba, kW; N.m/s Uma bomba recebe energia mecnica atravs de um eixo e consume parcela desta energia no funcionamento de suas engrenagens, alm do que parte da energia cedida pelo rotor ao lquido perde-se no interior da prpria bomba em conseqncia das perdas hidrulicas diversas, da recirculao e dos vazamentos, de modo que s parte da energia recebida do motor convertida em energia hidrulica til.

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Figura 20 - Esquema das demandas de energia nos conjuntos

EXERCCIO AVALIATIVO

1 Conceitue estao elevatria. 2 Diferencie bomba afogada e bomba no-afogada. 3 Diferencie bombas rotodinmicas e bombas volumtricas; 4 Classifique uma bomba centrfuga quanto sua velocidade de rotao.

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