Pode estar entrando ar no tubo de entrada sucção?

A tubulação é denominada de sucção quando se localiza antes da motobomba, e de recalque quando se localiza depois da motobomba.

Na tubulação de sucção, geralmente se encontram as seguintes peças:

• Válvula de pé e crivo, só permite a passagem do líquido no sentido ascendente. Tem a função de manter a bomba escorvada e atua como filtro de impurezas.
• Curva de 90° devido ao traçado típico da tubulação.
• Redução que liga o final da tubulação de sucção à entrada da bomba, de diâmetro geralmente menor. Essa redução evita a formação de bolsas de ar na entrada da bomba

Na tubulação de recalque, geralmente encontramos as seguitnes peças:

• Ampliação concêntrica para ajuste do diâmetro.
• Válvula de retenção, unidirecional, que impede que o peso da coluna de água seja sustentado pela bomba, o que poderia desalinhá-la e impede o refluxo do líquido, fazendo a bomba funcionar como turbina, o que lhe provocaria danos.
• Válvula de gaveta com função de regular a vazão e permitir reparos no sistema.

Figura 7.1: Configuração típica de uma estação de bombeamento.

Dimensionamento das tubulações de recalque e sucção

O dimensionamento das tubulações de recalque e sucção trata da seleção do material das tubulações, disposição das tubulações no projeto e, principalmente, na seleção do diâmetro adequado dstas tubulações.

Existem vários critérios para a escolha do diâmetro das tubulações. Um critério amplamente utilizado é baseado na velocidade máxima da água na tubulação. Para tubulações de recalque, podemos adotar a velocidade máxima de 2,0 m/s. Para tubulações de sucção, esta velocidade é menor, de 1,0 m/s.

Assim:

\[\begin{equation} D_r=\sqrt{\frac{4 \cdot Q}{\pi \cdot 2,0}} \tag{7.1} \end{equation}\]

e

\[\begin{equation} D_s=\sqrt{\frac{4 \cdot Q}{\pi \cdot 1,0}} \tag{7.2} \end{equation}\]

Os valores obtidos nas equações (7.1) e (7.2) devem ser utilizados para seleção dos diâmetros comerciais que mais se aproximem dos diâmetros calculados.

Apesar deste critério da velocidade ser um bom ponto de partida para o dimensionamento, um estudo mais criterioso incluindo dos custos de instalação e de operação da estação de bomabemaneto levam a maior precisão no dimensionamento. Dessa forma, recomenda-se a análise de pelo menos 5 diâmetros comerciais (2 acima e 2 abaixo) do diãmetro comercial selecionado inicialmente no recalque.

Exemplo 7.1 (Escolha do diâmetro) Para uma vazão de requerida no projeto de 6,8 m3/h, quais devem ser os diâmetros das tubulações de recalque e de sucção?

Solução

\(D_r=\sqrt{\frac{4 \cdot 6,8/3600}{\pi \cdot 2,0}} \cdot 1000 = 34,7 mm\)

\(D_s=\sqrt{\frac{4 \cdot 6,8/3600}{\pi \cdot 1,0}} \cdot 1000 = 49,0 mm\)

Analisando a tabela de diâmetros comerciais abaixo (ver Figura 6.4), o diâmetro interno que mais se aproxima do valor calculado para o recalque é o diâmetro nominal de 40 mm (Di = 35,2 mm). Para a sucção, é o diâmetro nominal de 60 mm (Di = 53,4 mm).

Considerando a recomendação de analisar pelo menos 5 diãmetros de recalque, as opções são as seguintes:

O diâmetro da tubulação de sucção permanece inalterado (Dn=60mm, Di=53,4mm) para todas as opções.

Altura manométrica do sistema

Aplicando a equação do Teorema de Bernoulli, chegamos à conclusão que a altura manométrica de uma instalação é dada por:

\[\begin{equation} H_m = H_g + hf \tag{7.3} \end{equation}\]

em que:

• Hg- altura geométrica da instalação.
• hf - perdas de carga ocorridas na tubulação.

A altura geométrica é a diferença de altura entre o ponto mais baixo (captação) e o ponto mais alto (destino) do sistema.

As perdas de carga são aquelas de natureza contínua e localizada que ocorrem quando da movimentação da água pela tubulação.

Exemplo 7.2 (Altura manométrica.) Considere uma instalaçao de bombeamento com as seguintes características:

• Vazão requerida = 6,8 m3/h
• Comprimento da tubulação de recalque = 18 m
• Comprimento da tubulação de sucção = 1,0 m
• Altura geométrica de recalque = 3,0 m
• Altura geométrica de sucção - 1,0 m
• Material da tubulação: PVC
• Peças especiais no recalque:
  • ampliação
  • curva 90° (3x)
  • válvula de retenção
  • registro de gaveta
• Peças especiais na sucção:
  • válvula de pé e crivo
  • curva 90°
  • redução

Calcule a altura manométrica da instalação.

Solução

Perda de carga contínua no recalque:

\(hf_{cr} = \frac{6,107 \cdot 0,000135 \cdot (6,8/3600)^{1,75} \cdot 18}{0,0352^{4,75}} = 2,0357 mca\)

Perda de carga localizada no recalque:

\(hf_{lr} = \frac{6,107 \cdot 0,000135 \cdot (6,8/3600)^{1,75} \cdot 8,32}{0,0352^{4,75}} = 0,9410 mca\)

Perda de contínua na sucção:

\(hf_{cs} = \frac{10,643 \cdot (6,8/3600)^{1,852} \cdot 1}{140^{1,852} \cdot 0,0534^{4,871}} = 0,0161 mca\)

Perda de carga localizada na sucção

\(hf_{ls} = \frac{10,643 \cdot (6,8/3600)^{1,852} \cdot 18,30}{140^{1,852} \cdot 0,0534^{4,871}} = 0,2941 mca\)

Perda de carga total

\(hf = 2,0357 + 0,9410 + 0,0161 + 0,2941 = 3,2869 mca\)

Altura manométrica:

\(H_m = (3 + 1) + 3,2869 = 7,29 mca\)

Curva característica do sistema

É uma relação entre a vazão recalcada e a altura manométrica do sistema correspondente. Deve ser plotada em forma de um gráfico, e utiliza-se pelo menos 5 valores de vazão (2 acima e 2 abaixo da vazão requerida).

Exemplo 7.3 Construa a curva característica do sistema do exemplo anterior.

Solução

Utilizando 5 valores de vazão e calculando a respectiva altura manométrica para cada um, o resultado é:

Qual a função da tubulação de sucção?

Porque a tubulação de sucção deve ser maior que a tubulação de recalque?

Como identificar a cavitação?