Sistemas Elevatórios Aula 14 http://projects.ch2m.com/cedarps/ Esquema Típico de Instalação em uma Captação d´água de uma Motobomba Centrífuga (Para Alturas De Sucção Inferiores A 8 Metros) IBIRITERMO - Termo Elétrica de Ibirité Belo Horizonte/MG Características Técnicas Vazão = 15.600m3/h Pressão = 25 m.c.a Potência do motor = 2.100 CV COPASA - Companhia de Saneamento de Minas Gerais Sistema de bombeamento de Água Rio das Velhas Características Técnicas Vazão: 2.790 m3/h Pressão: 195,2 m Potência do motor: 2.400 CV Rotação: 1.200 rpm Estação Elevatória de Água Bomba não Afogada Zr 2 r V / 2g Cr H r Z2 hr H L Hg Zb Z1 Zs Cs Z -HS Vs2 / 2g -hS Hs Bomba não Afogada Zr 2 r V / 2g Cr H r Z2 hr L H Hg Zb Z1 Zs Cs Hs Z hS Vs2 2g HS Altura Total de Elevação e Altura Manométrica 2 r 2 s V V H Hm 2g 2g H Hg Hs Hr 5.1 5.2 Potência do Conjunto Elevatório 9,8 QH Pot(kw) 10 QH Pot(cv) 75 3 5.3 Onde: Q - (m3/s) H - (m) – rendimento global da bomba m - rendimento global do motor elétrico 9,8 QH Pot(kw) m 10 QH Pot(cv) 75 m 3 5.4 Dimensionamento Econômico da Tubulação e D Eq. Mariotte Pressão interna pD e 2 Tensão de trabalho admissível do material 5.5 Dimensionamento Econômico da Tubulação (Peso/unidade comprimento) D e (D 2e)2 D2 D2 4De 4e2 D2 A 4 4 4 4 4De 4e2 A 4 G m (D e)e A (D e)e 5.6 m p 2 G [1 ) pD 2 2 pD e 2 5.7 Dimensionamento Econômico da Tubulação m p 2 G [1 ) pD 2 2 5.7 + Escavação,assentamento Válvulas, registros Curvas C1 D 2 5.8 Tubulação em Ferro Fundido e0 mínimo pD e e0 K 2 G m (D e)e K<1 5.9 5.6 pD pD G m [D e 0 K ] [e 0 K ] 2 2 http://www.saint-gobain-canalizacao.com.br/ 5.10 Dimensionamento Econômico da Tubulação C2 aD bD c 2 5.11 Diâmetros <8”(200mm) ( D e) e G m [ ] D C3 D 5.12 5.13 Tubulação de Recalque $$$$ D H Potência $$$$ D H $$$$ Potência $$$$ Tubulação de Recalque Adutora Custo1 Ci Lt 5.8, 5.11 e 5.13 Energia Elétrica 5.14 D Custo1 9,8 Q (Hg J L) Custo2 NTA m D Custo2 5.14 Tubulação de Recalque 14 Curva 1+2 Custo anual 12 10 8 6 4 2 Curva 1 Curva 2 0 De 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Diâmetro (m) 0,7 0,8 0,9 1 Fórmula de Bresse Hipótese: Custo da linha instalada comprimento L seja como na Eq. 5.13;diretamente proporcional ao diâmetro C1 = p1LD O custo do conjunto motor-bomba seja diretamente proporcional à unidade de potência instalada (kw), na forma C2 = p2Pot CTotal p1LD p2Pot Usando Eq. 5.4, com H Hg Hr C p1LD p 2 9,8(Hg 0,0827 m fL 2 Q ) 5 D 5.16 Fórmula de Bresse dC 4,05fL 3 p1L p 2 Q 0 6 dD m D p 2 4,05fL 3 p 2 4,05f 3 D Q Q p1 m L p1 m 6 K Custo material; Mão de Obra; O&M; D( m ) K Q( m 3 / s) 5.17 0,7<K<1,3 Fórmula de Bresse Eq. Muito simples usada para representar um problema muito complexo; Em sistemas com D>6” deve ser tomado como primeira aproximação; K cte => velocidade de recalque econômica (0,6-3,0m/s) Aplicada em sistema de funcionamento contínuo 24; Edifício – Reserva combate incêndio NBR-5626-ABNT D r ( m) 1,34 X Q( m 3 / s) X- fração do dia número horas funcioname nto 24 Exemplo 5.1 O projeto de um sistema elevatório para abastecimento urbano de água deverá ser feito a partir dos seguintes dados: a)Vazão necessária Q = 80 l/s; b)Altura geométrica a ser vencida Hg = 48m; c)Comprimento da linha de recalque L = 880m; d)Material da tubulação ferro fundido classe K7, rugosidade e=0,4mm; e)Número de horas de funcionamento diário T=16 h; f)Número de dias de funcionamento no ano N=365; g)Taxa de interesse e amortização do capital 12a.a; h)Rendimento adotado para a bomba =70%; i)Rendimento adotado para o motor m=85%; j)Preço do quilowatt-hora A = R$0,031; Exemplo 5.1 Uma pesquisa de preço de tubos, por unidade de comprimento, para 150mm<D<500mm levou à seguinte relação entre diâmetro e custo: Custo (R$/m)=0,042D(mm)1,4. Determine o diâmetro econômico de recalque. Com auxilio da Eq. 2.38 ou da tabela A2, pode-se calcular a perda de carga unitária e, em seguida, a perda de carga no recalque e a altura total de elevação pela Eq. 5.2, considerando somente a tubulação de recalque. Pela eq. 5.15, determina-se o custo anual com energia elétrica, para diâmetros na faixa de 150 a 500mm. O custo anual da tubulação é o produto custo unitário pelo comprimento da linha, multiplicando pelos encargos econômicos de 12% a.a. Exemplo 5.1 Diâmetro (mm) Reynolds J (m/m) H=Hg+J L (m) Custo Custo bombeamento tubulação Custo anual tubulação Custo total anual 150 679059.5 0.1790 205.50 49022.23 41139.57 4936.75 53958.98 200 509294.63 0.0396 82.84 19761.83 61542.33 7385.08 27146.91 250 407435.7 0.0124 58.87 14042.81 84110.07 10093.21 24136.01 300 339529.75 0.0048 52.21 12455.11 108567.97 13028.16 25483.27 350 291025.5 0.0022 49.90 11902.69 134718.50 16166.22 28068.91 400 254647.31 0.0011 48.95 11677.56 162411.19 19489.34 31166.90 450 226353.17 0.0006 48.52 11574.42 191526.77 22983.21 34557.63 500 203717.85 0.0003 48.30 11522.70 221967.80 26636.14 38158.83 Planilha Excel Exemplo 5.1 Custo bombeamento Custo anual tubulação Custo total anual 60000 Custo anual (R$) 50000 40000 30000 20000 10000 0 100 150 200 250 300 350 Diâmetro (mm) 400 450 500 550 Bombas Classificação Dinâmicas ou Turbobombas Volumétricas ou Deslocamento Positivo Bombas centrífugas Puras ou radiais Tipo Francis Bombas de fluxo misto Bombas de fluxo axial Bombas periféricas ou regenerativa Bombas Pistão Alternativas Êmbolo Bombas rotativas Diafragma Engrenagens Lóbulos Parafusos Palhetas Deslizantes Rotor de uma das Turbinas da Estação Hidroelétrica de Itaipu Centrifuga Industrial Bomba Usina TermoElétrica Bomba Multiestágios Tipo de rotores de bombas Eixo de Rotação Fluxo radial Fluxo misto Fluxo axial Bombas: Tipos e Características Rotação Específica Saída Olho Corbetura Admissão Língua Impelidor Voluta Carcaça Sucção Simples e Duplo Olho Olho Suçcão simples Olho Suçcão dupla Carcaça Impelidor Sucção simples Sucção dupla Impelidor Aberto Semi-Aberto Fechado
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