FAPAC – FACULDADE PRESIDENTE ANTÔNIO CARLOS

INSTITUTO TOCANTINENSE PRESIDENTE ANTÔNIO CARLOS PORTO LTDA

BOMBAS CENTRÍFUGAS

ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS

PORTO NACIONAL-TO

2013

KAMILLA MARTINS RODRIGUES

BOMBAS CENTRÍFUGAS

ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS

Trabalho apresentado como requisito da disciplina Hidráulica do curso de Engenharia Civil sob orientação do Professor Esp. Ronald Jefferson Lima Silva.

PORTO NACIONAL-TO

2013

RESUMO

A bomba é provavelmente o componente mais importante e menos

compreendido no circuito hidráulico. Sua função é a de converter a energia

mecânica em energia hidráulica, empurrando o fluido hidráulico no circuito. As

bombas são feitas em vários tamanhos e formas, mecânicas e manuais com

diversos mecanismos de bombeamento e para diversas aplicações. Todas as

bombas, entretanto, são classificadas em uma de duas categorias básicas: Turbo

bombas ou bombas volumétricas

Estações elevatórias dentro de uma estação de tratamento de água são unidades

providas de bombas hidráulicas e tanques que elevam e aumentam a pressão do

liquido em um sistema de captação ou distribuição da água limpa ou residuária

(efluentes e esgotos). O efluente deve estar filtrado e peneirado antes de ser

elevado. A estação elevatória prepara a água para entrar em tratamento em reatores

biológicos, reatores físico-químicos, decantadores, filtros e desinfecção. As Estações

Elevatórias, também chamadas Poços de Bombeamento, são utilizadas para a

elevação de efluentes provenientes de zonas de drenagem abaixo da cota da rede

principal.

Palavra chave: Bombas centrífugas; Estações elevatórias.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO............................................................................................... 52 DESENVOLVIMENTO.................................................................................... 62.1 OBJETIVO GERAL.....................................................................................10 2.1.1 Objetivos específicos...........................................................................10 2.2 METODOLOGIA.........................................................................................102.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS........................................................102.4 RESULTADOS............................................................................................103 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.........................................................11ANEXO A – Título do anexo..........................................................................12REFERÊNCIAS................................................................................................13

1 - INTRODUÇÃO

Bombas Centrífugas são bombas hidráulicas que têm como princípio de

funcionamento a força centrífuga através de palhetas e impulsores que giram no

interior de uma carcaça estanque, jogando líquido do centro para a periferia do

conjunto gigante.

Estações elevatórias dentro de uma estação de tratamento de água são

unidades providas de bombas hidráulicas e tanques que elevam e aumentam a

pressão do liquido em um sistema de captação ou distribuição da água limpa ou

residuária (efluentes e esgotos).

2 – DESENVOLVIMENTO

BOMBAS CENTRÍFUGAS

As bombas centrífugas fornecem energia aos líquidos, por meio da força centrífuga criada pelo movimento de rotação em seu interior, a fim de transferi-los. Seu emprego vem aumentando dia a dia devido a sua flexibilidade de operação, baixo custo de manutenção e aos mais altos progressos técnicos alcançados na sua fabricação. As normas e especificações do Hydraulic Institute estabelecem quatro classes de bombas: centrífugas, rotativas, de êmbolo (ou de pistão), e de poço profundo (tipo turbina). Entretanto, as instalações para água e esgoto geralmente são equipadas com bombas centrífugas acionadas por motores elétricos. Para atender ao seu grande campo de aplicação, as bombas centrífugas são fabricadas nos mais variados modelos, podendo a sua classificação ser feita segundo vários critérios. Uma bomba destina-se a elevar um volume de fluido a uma determinada altura, em certo intervalo de tempo, consumindo energia para desenvolver este trabalho e para seu próprio movimento, implicando, pois, em um rendimento característico. Estas são as chamadas grandezas características das bombas, isto é, Vazão, Altura manométrica, Rendimento e Potência.

São caracterizadas por possuírem um órgão rotatório dotado de pás, chamado rotor, que exerce forças sobre o líquido que resultam da aceleração que lhe imprime. Essa aceleração, ao contrário do que se verifica nas bombas de deslocamento positivo, não possui a mesma direção e o mesmo sentido do movimento do líquido em contato com as pás. A descarga gerada depende das características da bomba, do número de rotações e das características do sistema de encanamento ao qual estiver ligada. As transformações de energia acontecem em virtude de duas partes principais da bomba: o impulsor e a voluta, ou difusor. O impulsor é a parte giratória que converte a energia do motor em energia cinética. A voluta ou difusor é a parte estacionária que converte a energia cinética em energia de pressão. Há várias formas de fazer a classificação das turbo bombas. As bombas centrífugas são classificadas segundo a trajetória do líquido no rotor. As bombas centrífugas são usadas no bombeamento de água limpa, água do mar. O líquido entra no bocal de sucção e, logo em seguida, no centro de um dispositivo rotativo conhecido como impulsor. Quando o impulsor gira, ele imprime uma rotação ao líquido situado nas cavidades entre as palhetas externas, proporcionando-lhe uma aceleração centrífuga. Cria-se uma área de baixa-pressão no olho do impulsor, causando mais fluxo de líquido através da entrada. Como as lâminas do impulsor são curvas, o fluido é impulsionado nas direções radial e tangencial pela força centrífuga. A bomba centrífuga emprega um rotor que gira e normalmente tem palhetas curvadas para trás.

O rotor de uma bomba centrífuga é uma turbina que cede energia para o fluido à medida que este escoa continuamente pelo interior de suas palhetas. Embora a força centrífuga seja uma ação particular das forças de inércia, ela da o nome a esta classe de bombas. A potência a ser fornecida é externa à bomba, seja um motor elétrico, um motor a diesel, uma turbina a vapor, etc. A transferência de energia é efetuada por um ou mais rotores que giram dentro do corpo da bomba, movimentando o fluido e transferindo a energia para este. A energia é em grande parte cedida sob a forma de energia cinética - aumento de velocidade - e esta pode ser convertida em energia de pressão. O fluido entra na bomba por um bocal de sucção. Neste bocal a pressão manométrica pode ser superior (positiva) ou inferior à atmosférica: (vácuo) ou pressão negativa.

Ponto de Melhor eficiência de uma Bomba Centrífuga:

A bomba centrífuga tem seus componentes projetados para apenas uma determinada vazão, numa determinada rotação. Todo o dimensionamento dos canais internos é feito para essa condição única, que é aquela onde as perdas internas são mínimas e conseqüentemente a eficiência é máxima. (Anexo 01)

COMPONENTES DAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

1- Rotor 2- Corpo Espiral / Carcaça 3- Difusor 4- Eixo 5- Luva Protetora do Eixo 6- Anéis de Desgaste 7- Caixa de Gaxetas / Selo Mecânico 8- Suporte ou Cavalete de Mancal 9- Mancais

Ela funciona da seguinte maneira: Uma fonte externa à bomba, como um motor elétrico, motor a diesel, etc., gira um ou mais rotores dentro do corpo da bomba, movimentando o líquido e criando a força centrífuga que se transforma em energia de pressão.

A entrada do líquido na bomba é chamada de sucção, onde a pressão pode ser inferior à atmosférica (vácuo) ou superior. O local de saída do líquido da bomba é conhecido como de recalque. A diferença de pressão na sucção e no recalque da bomba é conhecida com altura manométrica total (HB) e que determina a capacidade da bomba em transferir líquido, em função das pressões que deverá vencer expressa em energia de pressão. (Anexo 02)

ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS:

As estações elevatórias são responsáveis pelo recalque ou bombeamento de água tratada, bruta ou de esgoto. São estruturas essenciais num sistema de abastecimento de água que não possui condições de ter seu abastecimento por um sistema totalmente à gravidade. Com exceção de casos especiais, as bombas devem ser abrigadas em edificações próprias, ou seja, casas de bombas ou sala de bombas. As casas de bombas devem ter iluminação e ventilação adequadas e ser suficientemente espaçosas para a instalação e movimentação dos grupos elevatórios, incluindo-se espaço para a parte elétrica dos mesmos (quadro, chaves elétricas, etc).

Uma estação elevatória, por vezes chamada estação de bombagem, é usada quando as águas residuais têm que ser deslocadas de um nível baixo para um mais elevado, para que possam fluir pela tubagem do sistema de rede de esgotos ou quando a topografia não permite a ação da gravidade.

Uma estação elevatória contém bombas, válvulas e equipamento elétrico necessário para bombear a água ou as águas residuais e pode encontrar-se em muitas aplicações diferentes. Podem por exemplo ser usadas para bombear águas residuais de áreas baixas para sistemas de tratamento de águas residuais num nível mais elevado. Também pode ser encontradas nos mais diversos ambientes industriais e institucionais, como extração mineira, gestão da água, centros comerciais e hotéis. No mínimo devem ser previstas duas bombas, sendo uma de reserva, alternando-se o trabalho das unidades. Se forem previstas três bombas iguais, cada uma deverá ter capacidade para elevar 50% da vazão nominal do sistema.

As bombas poderão ser instaladas em cota superior ou inferior a do nível das águas a serem recalcadas. No primeiro caso, haverá a sucção propriamente dita, sendo indispensável a instalação de válvulas de pé ou de dispositivos especiais de escorva. No segundo caso, as bombas ficarão afogadas, recomendando-se a instalação de válvulas de bloqueio nas canalizações de admissão.

As eletrobombas são uma das partes de um sistema elevatório. O projeto das outras partes tem implicações no funcionamento das próprias bombas e na economia total de conjunto. O trabalho de uma determinada bomba pode ser consideravelmente melhorado com a adoção de disposições e dispositivos adequados.

Apesar da sua influência sobre o sistema elevatório, os poços de sucção nem sempre merecem a atenção devida. Em consequência, são frequentes os defeitos nessa parte das instalações.

As elevatórias podem ter diferentes formas; isso dependerá das características e da quantidade de bombas, do tipo de acionamento escolhido e do espaço necessário para instalação das tubulações e acessórios.

Os principais defeitos prendem-se aos seguintes pontos:

a) Condições e diretrizes do fluxo;

b) Entrada de ar e vórtices;

c) Dimensões.

A capacidade dos poços de sucção (volume) deve ser estabelecida de maneira a assegurar regularidade no trabalho das bombas.

No projeto de estações elevatórias e na instalação dos grupos elevatórios, recomendam-se certos cuidados quanto a:

a) Poços de sucção e canais de acesso;

b) Peças especiais;

c) Assentamento das bombas;

d) Canalização de sucção;

2.1 OBJETIVO GERAL

Mostrar a importância, utilização e características das bombas centrífugas e

estações elevatórias em sistema hidráulico.

2.1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

*Identificar a função das bombas centrífugas e estações elevatórias;

*Expor suas aplicações;

*Apresentar o uso das bombas centrífugas e estações elevatórias.

2.2 METODOLOGIA

A metodologia utilizada neste estudo foi a pesquisa bibliográfica, pois a

mesma oferece um melhor acompanhamento do assunto ao ser lido cada parágrafo,

extraindo até mesmo um melhor aprendizado sobre o assunto estudado; além de

permitir que o tema seja analisado sob novo enfoque ou abordagem, produzindo

novas conclusões.

2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Durante todo o trabalho foi usado as ferramentas como os diversos livros de

Hidráulica, e as apostilas dada pelo professor em sala de aula, e o site de pesquisa

Google; com o intuito de encontrar artigos que pudessem dar um suporte maior

sobre os temas abordados; além de ter sido feita diversas anotações e resumos

para elaboração deste relatório técnico cientifico.

2.4 RESULTADOS

Pode-se obter com este trabalho o conhecimento aprofundado sobre os temas

sugeridos.

3 – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Conclui-se que através deste trabalho pode-se conhecer, discutir e aprender

sobre as bombas centrífugas que são equipamentos mecânicos e, portanto, estão

sujeitas à problemas operacionais que vão desde uma simples redução de vazão até

o não funcionamento generalizado ou colapso completo. Mesmo que o equipamento

tenha sido bem projetado, instalado e operado, mesmo assim estará sujeito a

desgastes físicos e mecânicos com o tempo.

E sobre as estações elevatórias; desde seu projeto, sua instalação, até à

suas aplicações. Pode-se aprender também a importância da utilização da bomba,

não somente no nosso sistema hidráulico, mas também no saneamento básico; e

da sua grande contribuição nas lavouras; nos edifícios residenciais, e na indústria

em geral. E que graças à ajuda das estações elevatórias, ou poços de

bombeamento, com são conhecidos, podemos ter a distribuição da água limpa ou

residuária.

ANEXO A – FIGURAS

Componentes da Bomba Centrifugas (Anexo 01)

Corte Bomba Centrifugas (anexo 02)

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

NETO, Azevedo, MANUAL DE HIDRAULICA. Editor Edgard Blucher LTDA

MELO,Rodrigo, HIDRAULICA BÁSICA 4ª Edição. Editora EESC

MANUAL DE SANEAMENTO 3.ed.rev.- Brasília: Fundação Nacional da Saúde,

2004.