Associação de bombas

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ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS

1 - INTRODUÇÃO

O campo de aplicação de Q e de H bastante amplo Recorre-se a associação de bombas

2 - ASSOCIAÇÃO EM PARALELO

Associação em Paralelo em uma Mesma Carcaça

2Q Q Q Q Q 2Q

Rotor Duplo ou Gêmeo (a curva característica é dada pelo fabricante)

Associação em Paralelo em Carcaças Separadas (Q 1 +Q 2 + Q 3 ) B 1 Q 1 Q 2 B 2 B 3 Q 3 Três Bombas em Paralelo (a curva de cada bomba é dada pelo fabricante

2.1 - Associação de Duas Bombas Iguais em Paralelo

Q 2 = 2Q 3 Q 3 B 2 B 1 Q 3 B 1

B 2

2.2 - Associação de Duas Bombas Diferentes em Paralelo

Q 1 ’ +Q 2 ’ Q 2 ’ B 2 B 1 B 1

B 2 Q 1 ’

3 - ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE

Associação em Série em uma Mesma Carcaça Três estágios (a curva característica é dada pelo fabricante)

Associação em Série em Carcaças Separadas Q H 1 B 1 Q H 2 Q H 1 + H 2 Duas Bombas em Série (a curva de cada bomba é dada pelo fabricante

3.1 - Associação de Duas Bombas Iguais em Série

Q 2; H 3 Q 2; H 2 = 2 H 3 B 1 B 2 B 1

B 2

3.2 - Associação de Duas Bombas Diferentes em Série

Q 3 ; H 1 ’ Q 3 ; H 2 ’ B 2 B 1 B 1

B 2

APLICAÇÃO Determinar a vazão e altura da associação. Determinar as vazões e alturas de cada bomba após a associação.

40.00

Instalação

30.00

20.00

10.00

0.00

0.00

Bomba - n=cte

100.00

Vazão [m3/h]

200.00

300.00

1o passo: Associar as duas bombas em paralelo – para cada altura, somamos as vazões 2o passo: Associar a “associação” em paralelo com a bomba em série – para cada vazão somamos as alturas Q assoc.

= 140[m 3 /h]

40.00

H assoc = 21[m] Instalação

30.00

H = 8[m]

20.00

13[m]

10.00

8[m]

0.00

0.00

Associação paralelo de duas bombas em série com a terceira Associação em paralelo de duas bombas H = 13[m] H = 13[m] B//B H = 13[m] Q = 70[m 3 /h] Q = 70[m 3 /h] Bomba - n=cte 70[m 3 /h]

100.00

Vazão [m3/h]

200.00

Q assoc.

= 140[m 3 /h]

300.00

2) Um sistema de tubulações deve bombear 10 l/s de água à uma altura geométrica de 20 m. O comprimento de sucção é de 6,0 m e de recalque 674,0 m. Na sucção existem uma válvula de pé com crivo, um cotovelo de 90 o de raio longo e uma redução excêntrica. No recalque, foram instaladas uma redução excêntrica, uma válvula de retenção pesada, três cotovelos de 90 o de raio longo e duas curvas de 45 o de raio longo. Dispõe-se da curva B de determinada bomba cujo rendimento é 60%. Considere o coeficiente da fórmula de Hazen-Williams é C = 90, D r = D s = 150mm.

a) Associando em paralelo duas dessas bombas , obtém-se a vazão desejada no sistema ?

b) Em caso afirmativo qual será a vazão de cada bomba ?

c) Qual a vazão fornecida pela máquina que funciona isoladamente no sistema dado? Qual a altura manométrica correspondente ?

d) Qual o rendimento total do sistema ?

Para determinação do solicitado é necessário traçar a curva característica do sistema determinada através da equação H m = H g + h T • • Comprimento equivalente na sucção: 1 válvula de pé com crivo 1 cotovelo de 90 o de raio longo 1 redução excêntrica Comprimento real da tubulação de sucção

Comprimento virtual da tubulação de sucção

Comprimento equivalente no recalque: 1 redução excêntrica 1 válvula de retenção pesada 3 cotovelos de 90 o de raio longo 2 cotovelos de 45 o de raio longo Comprimento real da tubulação de recalque

Comprimento virtual da tub. de recalque

39,0 m 3,4 m 1,0 m 6,0 m

49,4 m

1,0 m 19,3 m 10,2 m 4,6 m 674,0 m

709,1 m Comprimento virtual de toda a tubulação: L v = 49,4 + 709,1 = 758,10 m

atribuindo valores a Q, calcula-se os correspondentes valores de H m , de acordo com a tabela abaixo, através da qual traça-se a curva S do sistema Q (l/s) H m (m) 0

20,00

2

20,20

4

20,74

6

21,56

8

22,66

10

24,02

12

25,63

14

27,49

16

29,59

Traça-se a curva 2B, dobrando os valores das vazões para cada altura manométrica já que a associação é em paralelo. Na interseção desta curva com a curva do sistema S, temos o ponto de trabalho (ver figura a seguir) Pode-se, após isso, responder as questões

a) Sim, pois o ponto de trabalho P tem coordenada (H m = 24,22 m; Q = 10,20 l/s) b) A vazão de cada bomba é retirada do gráfico correspondente ao ponto N, interseção da horizontal que passa pelo ponto de trabalho P com a curva da bomba B. Assim, cada bomba contribuirá com vazão de 5,1 l/s

c) O ponto P 1 é o ponto de trabalho se apenas uma bomba estivesse em funcionamento ou operando isoladamente. Portanto, a resposta desse item será a coordenada desse ponto (H m = 21,72 m ; Q = 6,43 l/s) d) O rendimento do conjunto é dado pela expressão

    2  2 Q ( Q 1 1   Q  1 Q 2 2 )

Q 1 = Q 2 = 5,1 l/s

1 =

2 = 0,6 rendimento total será igual a 0,6 (

= 60%)

3) O sistema de recalque de uma cidade será feita com tubos de ferro fundido, f = 0,025, e terá as seguintes características: comprimento de 3.500 m, diâmetro de 250 mm e altura geométrica a ser vencida de 11 m. Dispõe-se de duas bombas cujas curvas características H m = f (Q) e  = f (Q) estão apresentadas no gráfico a seguir. Examinar o comportamento dos sistemas resultantes da instalação de cada uma das bombas isoladamente e da sua associação em série. Despreze as perdas de carga localizadas no recalque e na sucção e determine, para cada caso: a) a vazão de água recalcada pelo sistema; b) a altura manométrica do sistema; c) a potência instalada, se o rendimento dos motores é de 90%.

B1+B2

As respostas a e b são retiradas diretamente do gráfico. Os rendimentos das bombas também são determinados através do gráfico. Operando em série, os rendimentos e as alturas manométricas das bombas são:  1 = 70% ;  2 = 75,5% ; H 1 = 18,3m e H 2 = 28,9m. O rendimento do sistema em série é dado pela fórmula     2  2 H 1 ( H 1   H 2  1 H 2 )

RESUMO DOS RESULTADOS CASOS Bomba B1 isoladamente Bomba B2 isoladamente B1 + B2 em série Vazão recalcada Q (m 3 /h)

140,00 185,00 250,00

Altura manométrica (H m )

22,00 31,00 46,00

Rendimento

(%)

79,00 76,00 73,26

Potência (CV)

16,04 31,05 65,50

P

 10 3

Q

75 

H m

Exemplo 5.4

As características de uma bomba centrífuga, em uma certa rotação constante, são dadas na tabela abaixo. A bomba é usada para elevar água vencendo uma altura geométrica de 6,5m, por meio de uma tubulação de 0,10m de diâmetro, 65m de comprimento e fator de atrito f=0,020. a) Determine a vazão recalcada e a potência consumida pela bomba. b) Sendo necessário aumentar a vazão pela adição de uma segunda bomba idêntica à outra, investigue se a nova bomba deve ser instalada em série ou em paralelo com a bomba original. Justifique a resposta pela determinação do acréscimo de vazão e potência consumida por ambas as bombas nas associações.

Q( l /s) H(m)  (%) 0 22,6 0 12 21,3 74 18 19,4 86 24 16,2 85 30 11,6 70 36 6,5 46 42 0,6 8

Q (l/s) 0 12 18 24 30 36 42 D (m) 0.1

Q (m 3 /s) 0 0.012

0.018

0.024

0.03

0.036

0.042

0 0.012

0.018

0.024

0.03

0.036

0.042

0 0.024

0.036

0.048

0.06

0.072

0.084

f 0.02

H (m) 22.6

21.3

19.4

16.2

11.6

6.5

0.6

L (m) 65 Hg (m) 6.5

Curva da Rendimen tubulação to (%) 6.50

8.05

0 74 9.98

12.69

16.18

20.43

25.46

86 85 70 46 8 45.2

42.6

38.8

32.4

23.2

13 1.2

22.6

21.3

19.4

16.2

11.6

6.5

0.6

Série Paralelo

15 10 5 0

H(m)

50 45 40 35 30 25 20 0

Série D

0.02

Rendimento B A C

D    Q   H  D    0 19 85 , , 017 5 % m 3 / s  P  3 , 93 kW E     Q E H     9 , 0 58 3 , 033 m % m 3 / s  P  5 , 18 kW

Tubulação

(%)

100 90 80 70 60 50 40 30 20

E Paralelo

0.04

0.06

0.08

10 0 0.1

Q(m 3 /s)

a) o ponto A é o ponto de funcionamento de uma única bomba no sistema e tem como valores, Q=0,027m3/s, H=14m,  =78% Pot  9 , 8 QH   9 , 8  0 , 027  14 0 , 78  4 , 74 kW ( 6 , 46 cv )