Sistemas Elevatórios
Aula 17
Instalação, Utilização
e Manutenção
Transporte da Bomba Através do Flange de
Recalque
Transporte do Conjunto Moto-Bomba
Cuidar para que o protetor de acoplamento e os chumbadores não se danifiquem
ou extraviem durante o transporte.
Assentamento da Base
Nivelamento da Base
Enchimento da Base com Concreto
Execução com Calços de Regulagem
Alinhamento do Acoplamento
Controle Radial
Controle Axial
Sucção Negativa
Sucção Positiva
Recomendações para Tubulação de Sucção
a) Somente após completada a cura do concreto
de enchimento da base é que a tubulação deve
ser conectada ao flange da bomba;
b) A tubulação de sucção, tanto quanto possível
deve ser curta e reta, evitando perdas de carga e
totalmente estanque impedindo a entrada de ar;
Recomendações para Tubulação de Sucção
c) Para que fique livre de bolsas de ar, o trecho
horizontal da tubulação de sucção, quando negativa,
deve ser instalado com ligeiro declive no sentido
bomba-tanque de sucção. Quando positiva, o trecho
horizontal da tubulação deve ser instalado com
ligeiro aclive no sentido bomba-tanque de sucção;
d) O diâmetro nominal do flange de sucção não
determina o diâmetro nominal da tubulação de
sucção. Para fins de cálculo do diâmetro ideal, como
referencial, a velocidade pode ser estabelecida entre
1,0 e 2,0 m/s;
Recomendações para Tubulação de Sucção
d) Quando houver necessidade de uso de redução, esta
deverá ser excêntrica, montada com o cone para
baixo, de tal maneira que a geratriz superior da
redução fique em posição horizontal e coincidente
com a geratriz da flange da bomba. Isto para impedir
a formação de bolsas de ar;
e) Curvas e acessórios, quando necessários deverão ser
projetadas e instaladas de modo a propiciar menores
perdas de carga. Ex.: prefira curva de raio longo ou
médio;
Recomendações para Tubulação de Sucção
f)
O flange da tubulação deve justapor-se ao de sucção da bomba,
totalmente livre de tensões, sem transmitir quaisquer esforços à
sua carcaça. A bomba nunca deve ser ponto de apoio para a
tubulação. Se isto não for observado poderá ocorrer:
desalinhamento e suas conseqüências, trincas de peças e outras
graves avarias;
g) Em instalações onde se aplica válvula de pé observar que a área
de passagem seja 1,5 vezes maior que a área da tubulação.
Normalmente acoplada à válvula de pé deverá existir um crivo,
cuja área de passagem livre seja de 3 a 4 vezes maior que a área
da tubulação;
Recomendações para Tubulação de Sucção
h) Quando o líquido bombeado estiver sujeito a altas variações de
temperatura, deve-se prever juntas de expansão para evitar que
os esforços tubulares devidos a dilatação e contração recaiam
sobre a bomba;
i)
Em sucção positiva é recomendável a instalação de uma válvula
para que o afluxo à bomba possa ser fechado quando necessário.
Durante o funcionamento da bomba a mesma deverá permanecer
totalmente aberta. Sucção com um só barrilete para várias
bombas, deve ter uma válvula para cada bomba e a interligação
entre o barrilete e a tubulação de sucção deverá ser sempre com
mudanças de direção em ângulos inferiores a 45º. Em todos estes
casos de uso de válvula de gaveta, a haste da mesma deverá estar
disposta horizontalmente ou verticalmente para baixo;
Recomendações para Tubulação de Sucção
j) A fim de evitar turbulência, entrada de ar, areia ou
lodo na sucção da bomba, deve ser obedecido na
instalação as recomendações dos padrões do
Hydraulic Institute (http://www.pumps.org);
k) Verificar o alinhamento do acoplamento após
completado o aperto da tubulação, se o mesmo foi
feito antes do aperto;
l) A fim de facilitar a montagem da tubulação e a
ajustagem das peças, instalar, sempre que
necessário, juntas de montagem do tipo Dresser,
comum ou tipo especial com tirantes;
Recomendações para Tubulação de Recalque
Considerar válido para o recalque as recomendações;
a, b, f, g, i, l referente a tubulação de sucção.
a) Deverá possuir dispositivos para o controle do
golpe de aríete, sempre que os valores das
sobrepressões provenientes do retorno do líquido
em tubulações longas ultrapassar os limites
recomendados para a tubulação e a bomba
b) A ligação da tubulação de recalque ao flange da
bomba deverá ser executada com uma redução
concêntrica, quando seus diâmetros forem
diferentes;
Recomendações para Tubulação de Recalque
c) Nos pontos onde houver necessidade de
expurgar o ar deverão ser previstas válvulas
ventosas;
d) Prever uma válvula, instalada preferencialmente
logo após a boca de recalque da bomba, de
modo a possibilitar a regulagem adequada da
vazão e pressão do bombeamento, ou prevenir
sobrecarga do acionador;
Recomendações para Tubulação de Recalque
e) A válvula de retenção quando instalada, deve ser,
entre a bomba e a válvula de saída, prevalecendo
este posicionamento em relação ao item D.
f) Deve-se prever juntas de montagem para absorver
os esforços de reação do sistema, provenientes das
cargas aplicadas.
g) Válvulas de segurança, dispositivos de alívio e
outras válvulas de operação, afora as aqui citadas,
deverão ser previstas sempre que necessárias.
Providências para a Primeira Partida
 Fixar a bomba e o seu acionador firmemente na
base.
 Fixar a tubulação de sucção e de recalque.
 Conectar e colocar em funcionamento as
tubulações e conexões auxiliares (quando houver).
 Fazer as ligações elétricas, certificando-se de que
todos os sistemas de proteção do motor
encontram-se devidamente ajustados e
funcionando.
Providências para a Primeira Partida
 Examinar o mancal quanto a limpeza e penetração de
umidade.
 Preencher o suporte de mancal com óleo na
quantidade e qualidade conforme as instruções do
fabricante.
 Verificar o sentido de rotação do acionador, fazendo-a
com a bomba desacoplada para evitar operação “a
seco” da bomba.
 Certificar-se manualmente de que o conjunto girante
roda livremente.
Providências para a Primeira Partida
Certifique-se de que o alinhamento do acoplamento foi
executado;
Montar o protetor de acoplamento;
Escorvar a bomba, isto é, encher a bomba e a tubulação
de sucção com água ou com líquido a ser bombeado,
eliminando-se simultaneamente o ar dos interiores;
Certificar-se de que as porcas do aperta gaxeta estão
apenas encostadas (bombas com gaxeta);
Abrir totalmente a válvula de sucção (quando houver) e
fechar a de recalque.
Supervisão Durante Operação
Semanal
 Ponto de operação da bomba;
 Corrente consumida pelo motor e valor da tensão
da rede;
 Pressão de sucção;
 Vibrações e ruídos anormais;
 Nível de óleo;
 Vazamento das gaxetas (se houver).
Supervisão Durante Operação
Semestral
Parafusos de fixação da bomba, do acionador e da
base.
Alinhamento do conjunto bomba-acionador.
Lubrificação do acoplamento (quando aplicável).
Substituir o engaxetamento se necessário (quando
aplicável).
Verificar selo mecânico (quando aplicável), se
suas faces não estão desgastadas, arranhada, ou
quebradas. Substituir se necessário.
Providências para a Parada da Bomba
Fechar a válvula de recalque.
Desligar o acionador e observar a parada gradativa e
suave do conjunto.
Fechar a válvula de sucção (se houver).
Fechar as tubulações auxiliares (desde que não haja
contra indicações).
Vista Explodida - Bomba com Gaxeta
Vista Explodida - Bomba selo mecânico
Lista de Peças
Cavitação
Formação de cavidades macroscópicas em um
líquido, a partir de núcleos gasosos microscópicos
Fenômeno que consiste na formação de bolhas de vapor
(vazios no meio fluido) que ocorre no interior de sistemas
hidráulicos.
pext<pv
pext>pv
pv
Formação
da bolha
Condensação da
bolha
Colapso da bolha
(efeito centrípeto)
Sobrepressão
(efeito centrífugo)
Características de uma Bomba em Cavitação
Queda do rendimento;
Aumento da potência de eixo (bombas);
Queda da potência de eixo (turbinas);
Marcha irregular, trepidação e vibração das
máquinas, pelo desbalanceamento que acarreta;
Ruído, provocado pelo fenômeno de implosão das
bolhas.
Cavitação
Cavitação em perfil hidrodinâmico.
(NAOE, Univ. of Tokyo, Japão)
Cavitação
Modelo típico com escoamento
Modelo típico de danificação
Turbina Francis Danificada pela Cavitação
Rotor Danificado
Net Positive Suction Head (N.P.S.H) Disponível
p 2 V22 p v
N.P.S.Hd  

5.40
 2g 
Z2
(2)
Z1
Pa
Z
(1)
Aplicando a Eq. Energia em (1) e (2) tem-se
p1 V12
p 2 V22

 z1  
 z 2  Hs
 2g
 2g
5.41
Net Positive Suction Head (N.P.S.H) Disponível
p1 p a (pressão atmosférica,


 leitura barométrica local)
pa
p 2 V22
5.42
 Z  Hs  

 2g
V12
 0 (nível constante)
2g
z1  0 (nível constante)
p 2 V22 p v
N.P.S.Hd  

 2g 
z 2  Z (altura estática sucção)
pa  p v
N.P.S.H d 
 Z  H s

Hs
pa  p v
N.P.S.H d 
 Z  H s

p1 V12
p 2 V22

 z1  
 z 2  Hs
 2g
 2g
5.44
5.43
N.P.S.Hr(m)
(N.P.S.H) Requerido
D=145mm
9
8
7
6
5
4
3
2
1
D=174mm
5
10
15
20
25
30
Q (m3/h)
(N.P.S.H) Requerido
N.P.S.H (m)
Requerido
Folga
A
Disponível
Q
Qmáx
Q (m3/h)
 N.P.S.H  N.P.S.H
 N.P.S.H  N.P.S.H  0,50m
d
d
r
r
5.45
Determinação da Máxima Altura Estática de Sucção


pa  p v
Zmáx    N.P.S.H r 
 Hs 



5.46
Determinação da pa e pv
pa
 760 0,081 h 
 13,6
(m.c.a )


1000


T(0C)
pv/
5.47
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0,09
0,13
0,17
0,24
0,32
0,43
0,57
0,75
0,98
1,25
Coeficiente de Cavitação de Thoma
2(p  p v )

V 2
5.48
p  pv
Possibilidade cavitação
p  pv
Possibilidade cavitação
Coeficiente de Cavitação de Thoma
Vc2 pa  pc

 Z  Hs
2g

pa  pc
 hs
2
Vc



2gH
H
pa  p v
 Z  H s
N.P.S.H



H
H
c  2,0 104 Ns4 / 3


pa  pc
Zmáx   c H 
 Hs 



5.49
5.50
5.51
5.52
5.53
Cavitação em Turbinas Hidráulicas do Tipo
Francis e Kaplan no Brasil
CEPEL (Centro de Pesquisa de Energia Elétrica da
Eletrobrás), mostraram que os gastos com a
recuperação das turbinas hidráulicas no Brasil foram da
ordem de US$ 13,000,000.00 (treze milhões de
dólares),
Fonte: http://www.eln.gov.br/ERLAC.htm
Cavitação em Turbinas Hidráulicas do Tipo
Francis e Kaplan no Brasil
Principais fatores que levam estas turbinas a cavitar
poderão ser os abaixo relacionados (individuais ou
em conjunto) :
 Perda dos perfis das pás rotoras, devido a sucessivas
intervenções para reparos, principalmente quando não se dispõe
de gabaritos para a reconstituição do perfil;
 Perda dos perfis das palhetas diretrizes;
 Rugosidade excessiva;
 Operação fora das faixas garantidas, isto é, com carga parcial
ou com sobrecarga;
Fonte: http://www.eln.gov.br/ERLAC.htm
Cavitação em Turbinas Hidráulicas do Tipo
Francis e Kaplan no Brasil
Principais fatores que levam estas turbinas a cavitar
poderão ser os abaixo relacionados (individuais ou
em conjunto) :
 Desconjugação das palhetas diretrizes com as pás rotoras;
 Características da água do reservatório;
 Operação com altura de sucção inferior a mínima prevista;
 Projeto de perfis inadequados;
 Sucção da unidade subestimada;
 Proteção insuficiente das áreas sujeitas a severa cavitação,
previstas nos ensaios de modelo em escala reduzida.
Fonte: http://www.eln.gov.br/ERLAC.htm
Exemplo 5.6
A bomba mostrada na figura a seguir recalcar uma vazão de
30m3/h com uma rotação de 1750rpm e, para esta vazão, o
N.P.S.H requerido é de 2,50m. A instalação esta na cota 834,50m e
a temperatura média da água é de 200C. Determinar o valor do
comprimento x para que a folga entre o N.P.S.H disponível e o
requerido seja de 3,80m. Diâmetro da tubulação 3”, material da
tubulação P.V.C rígido, coeficiente de rugosidade da fórmula de
Hazen-Williams C=150. Na sucção, existe uma válvula de pé com
crivo e um joelho de 900.
0,50m
834,50
833,10
X
Exemplo 5.6
N.P.S.Hd  NPSHr  3,80m
N.P.S.H r  2,50m
N.P.S.Hd  5,30m
pa
 760 0,081 h 
 13,6
(m.c.a )


1000


pa
760 0,081 834,50
 13,6
 9,42m.ca

1000
pv
 0,24m.c.a

Z  834.5  833,1  1,4m
Exemplo 5.6
pa  p v
N.P.S.H d 
 Z  H s

Hs  1,48m
6,3  9,42  0,24 1,4  Hs
Joelho 900
Válvula de pé
Le  30,7m
Q  30m3 / h  8,33103 m3 / s
J  3,017104 Q1,85
C  150 diâmetro 3"


3 1,85
J  3,01710 8,3310
4
 4,293m / 100m
4,293
30,7  x  0,50  x  3,27 m
H s  J  L total 1,48 
100
Exemplo 5.7
Qual é a rotação específica Ns de uma bomba centrífuga que
recalca 200l/s sob uma carga (altura total de elevação) de 37,5m a
1760rpm? Determine a altura total de elevação e a capacidade de
vazão desta bomba operando a 1480rpm, na mesma condição de
eficiência. Especifique, em cada caso, a máxima altura total de
sucção hs possível, se o coeficiente de cavitação crítico vale
c=0,22. Assuma que a pressão atmosférica local corresponde a
9,62m.c.a e a pressão de vapor da água 0,20m.c.a
n Q
N s  3,65 3 / 4
H
2
1760 0,20
Ns  3,65
 189,6
3/ 4
37,5
37,5  1760

  H 2  26,5m
H 2  1480
Centrífuga
rápida
0,20  1760
3

  Q 2  0,168m / s
Q 2  1480
Exemplo 5.7
pa  p v
 Z  H s


H
9,62  0,20  h smáx
c  0,22 
 h smáx  1,17m
37,5
9,62  0,20  h smáx
c  0,22 
 h smáx  3,59m
26,5
Custos do Sistema de
Esgotamento Sanitário
Tratamento
15%
Estação
Elevatória
1%
Curiosidade
Coletor
tronco
Interceptor e
Emissário
10%
Rede e
Ligação
74%
Custo de Implantação das Redes Coletoras de
Esgotos
Implantação da
Obra
(3,8 %)
Valas
(61,2 %)
Custo
Total
(100%)
Assentamento
de tubulações
(25,1 %)
Canteiro e locação
Tapumes e sinalização
Passadiços
Levantamento de pavimento
Escavação
Escoramento
Reaterro
Transporte
Assentamento
Poços de visita
Ligações prediais
Cadastro
Serviços
Complementare Lastros e bases adicionais
s
Reposição do pavimento
(9,9 %)
Recomposição de G.A.P.
0,6 %
2,1 %
1,1 %
1,3 %
10,6 %
38,8 %
10,5 %
0,4 %
4,1 %
15,5 %
4,6 %
0,5 %
0,7 %
9,2 %
0,1 %