Máquinas de Fluxo(EMC113)-Bombas Centrífugas

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<p>Bomba Centrífuga : Principio de Funcionamento</p><p>Uma bomba centrífuga trabalha transferindo energia cinética para o</p><p>fluido e transformando-a em energia potencial, seja esta de posição ou,</p><p>mais frequentemente, de pressão no bocal de descarga da bomba. Esta</p><p>ação é realizada empregando os conceitos do Princípio de Bernoulli.</p><p>Acionada mecanicamente por um eixo rotativo, a rotação do rotor da</p><p>bomba transfere energia para o fluido através das palhetas do rotor. O</p><p>fluido presente na sucção entra no olho do rotor - uma cavidade de</p><p>diâmetro menor, interna - a partir de onde escoa em direção ao diâmetro</p><p>externo pelos canais formados entre as palhetas do rotor. O fluido deixa</p><p>o rotor com considerável velocidade absoluta a parcela de energia</p><p>cinética - que deve ser convertida em energia potencial de pressão. Isto</p><p>é realizado nas partes não rotativas.</p><p>A forma mais frequente de recuperação de energia nas partes não</p><p>rotativas é uma carcaça com formato encaracolado, dito voluta, que</p><p>termina em um bocal de recalque.</p><p>Bomba Centrífuga : Principio de Funcionamento</p><p>A energia transferida pela bomba centrífuga ao fluido é função do</p><p>diâmetro do rotor, da rotação de acionamento e do projeto do rotor. Se a</p><p>descarga requer uma energia ainda mais alta que a fornecida pela</p><p>bomba ao fluido, não há escoamento: o fluido é somente pressurizado.</p><p>Uma bomba centrífuga necessita ser selecionada com vistas a uma</p><p>aplicação:</p><p>a simples instalação de uma bomba centrífuga qualquer em uma</p><p>instalação hidráulica não garante o funcionamento da instalação.</p><p>A aplicação requer adequação entre a bomba instalada, o sistema de</p><p>tubulações empregado e do manancial supridor do fluido bombeado.</p><p>Bomba Axial</p><p>- Escoamento paralelo ao eixo de acionamento;</p><p>- Energia transmitida ao fluido devido as forças de arrasto</p><p>- caracteriza-se pelo recalque de grandes vazões em</p><p>pequenas alturas.</p><p>Bomba Diagonal</p><p>- Constitui um caso intermediário entre as bombas radias e</p><p>axiais, tanto no que diz respeito a trajetória, como, inclusive;</p><p>- No campo de emprego. Sua trajetória se faz numa diagonal e</p><p>seu campo de emprego caracteriza-se pelo recalque de</p><p>médias vazões em médias alturas.</p><p>Classificação das bombas quanto sua posição:</p><p>Quanto ao posicionamento do eixo:</p><p>a) Bomba de eixo vertical: utilizada em poços subterrâneos</p><p>profundos (ou não).</p><p>b) Bomba de eixo horizontal: é o tipo construtivo mais usado.</p><p>Quanto à posição do eixo da bomba em relação ao nível da água:</p><p>a) Bomba de sucção positiva: quando o eixo da bomba situa-se</p><p>acima do nível do reservatório.</p><p>b) Bomba de sucção negativa ("afogada"): quando o eixo da</p><p>bomba situa-se abaixo do nível do reservatório.</p><p>Instalação de Bombeamento</p><p>Legenda:</p><p>1- Casa de Bombas</p><p>RE - Redução Excêntrica</p><p>M – Motor de acionamento CL</p><p>- Curva de 90o</p><p>B – Bomba</p><p>4 - Linha de Recalque</p><p>2 – Poço (fonte)</p><p>VR - Válvula de retenção</p><p>3 – Linha de Sucção</p><p>R - Registro</p><p>VPC - Válvula de pé com crivo</p><p>C - Joelhos</p><p>5 - Reservatório</p><p>Para Leitura e estudo</p><p>Métodos de Elevação de Petróleo</p><p>Métodos de Elevação de Petróleo</p><p>Cavalo Mecânico</p><p>Métodos de Elevação de Petróleo</p><p>Cavalo de Pau é uma unidade de</p><p>bombeamento é instalada na</p><p>superfície, próximo à cabeça do</p><p>poço, para transformar o movimento</p><p>rotativo de um motor em movimento</p><p>alternativo. Este movimento</p><p>alternativo é transmitido por meio de</p><p>uma coluna de hastes de aço,</p><p>colocada dentro da coluna de</p><p>produção (que permanece aberta),</p><p>para uma bomba que está localizada</p><p>no fundo do poço. Esta bomba</p><p>alternativa fornece energia mecânica</p><p>ao petróleo, para elevá-lo até a</p><p>superfície.</p><p>As vazões máximas de produção</p><p>variam entre 20 m³/dia (para poços</p><p>profundos, de até 3000 m de</p><p>profundidade) e 180 m³/dia (para</p><p>poços rasos, de até 800 m de</p><p>profundidade).</p><p>Vantagens:</p><p>- simples e fácil de operar.</p><p>- aplicável em poços de pequeno diâmetro e</p><p>completações múltiplas.</p><p>- pode bombear um poço com baixa pressão.</p><p>pode elevar óleos de alta temperatura e</p><p>viscosidade.</p><p>Desvantagens:</p><p>- poços tortuosos apresentam problemas de</p><p>fricção.</p><p>- alta produção de sólidos causa problemas.</p><p>é limitada pela profundidade, devido,</p><p>principalmente, à capacidade das hastes.</p><p>obstrui em locações urbanas.</p><p>- pesado e volumoso para operações no mar.</p><p>Métodos de Elevação de Petróleo</p><p>Elevação Artificial de Petróleo</p><p>(Drive Heads ou Cabeçotes)</p><p>- Poços de água com petróleo</p><p>Bombeamento eficiente com:</p><p>- Alta, média ou baixa viscosidade</p><p>- Alta concentração de areia</p><p>- Alta concentração de água</p><p>- Alto volume de gás</p><p>Vantagens do sistema:</p><p>- Alta eficiência, baixo consumo de energia</p><p>- Baixo investimento</p><p>- Trabalha com petróleo de alta, média e baixa</p><p>viscosidade</p><p>- Alta eficiência no bombeio com maior concentração</p><p>de finos de areia</p><p>- Alta eficiência no bombeio de alto volume de gás</p><p>- Trabalha com altos concentrações de água</p><p>- Requer uma baixa pressão de entrada da sucção</p><p>da bomba</p><p>- Ampla variedade de produtos</p><p>Máquinas de Fluxo e Tubulações</p><p>PCP</p><p>(Progressive Cavity Pump)</p><p>e</p><p>Drive Head (Cabeçote)</p><p>PCP é uma bomba de extração de</p><p>Petróleo em poços OnShore</p><p>(continentais), que também pode ser</p><p>utilizado em poços OffShore de lâmina</p><p>de água pouco profunda.</p><p>O Cabeçote é o dispositivo que faz o</p><p>acionamento da bomba (instalada a</p><p>centenas de metros de profundidade),</p><p>de maneira a transmitir o torque /</p><p>potência / rotação para o rotor .</p><p>Máquinas de Fluxo e Tubulações</p><p>Poço de Petróleo</p><p>Perfuração do Poço</p><p>Análise do tipo de fluido</p><p>- (Densidade / viscosidade - água ,</p><p>óleo ou mix)</p><p>- Diâmetro do poço</p><p>- Capacidade de produção do poço</p><p>Preparação do poço</p><p>Perfuração: A cada 10m de</p><p>perfuração , recolhe-se amostras de</p><p>rocha para análise de geólogo</p><p>Finalidade da análise:</p><p>-Mapeamento da formação do solo</p><p>(Expl.: O petróleo não será</p><p>encontrado em solo argiloso, mas sim</p><p>sem rocha sedimentar (porosa)</p><p>Perfilagem do poço</p><p>Eles têm sempre como objetivo principal:</p><p>- a determinação da profundidade e</p><p>- a estimativa do volume da jazida de</p><p>hidrocarboneto ou do aquífero.</p><p>Para fazer uma perfilagem em um poço, são</p><p>usadas diversas ferramentas (sensores)</p><p>acopladas a sofisticados aparelhos</p><p>eletrônicos. Estes sensores são</p><p>introduzidos poço adentro, registrando, a</p><p>cada profundidade, as diversas informações</p><p>relativas às características físicas das</p><p>rochas e dos fluidos em seus insterstícios</p><p>(poros).</p><p>As ferramentas utilizam diversas</p><p>características e propriedades das rochas,</p><p>que podem ser elétricas, nucleares ou</p><p>acústicas.</p><p>Com os sensores elétricos,</p><p>detecta-se, por exemplo, a resistividade das rochas e a identificação das</p><p>mesmas se dá através de comparações dos valores obtidos na perfilagem</p><p>com os valores das resistividades de diversas rochas conhecidas e</p><p>determinadas em testes de laboratório.</p><p>Com os sensores nucleares (emissão de Raios Gama),</p><p>detecta-se a intensidade de radioatividade das rochas e dos fluidos em</p><p>seus poros, podendo-se inferir a composição mineralógica das mesmas.</p><p>Com as ferramentas acústicas,</p><p>ultra-sons são emitidos em uma ponta da ferramenta a intervalos</p><p>regulares e detectados em sensores na outra ponta. O tempo que o sinal</p><p>sonoro levou para percorrer esta distância fixa e conhecida (chamado de</p><p>tempo de trânsito) através da parede do poço (ou seja, pela rocha) é</p><p>medido e gravado no perfil. O geofísico, mais tarde, compara estes</p><p>tempos de trânsito com os tempos determinados em laboratório para</p><p>rochas de composições conhecidas, inferindo, desta maneira, as</p><p>composições mineralógicas das rochas atravessadas pelo poço e</p><p>determinando suas profundidades.</p><p>TEOREMA DE BERNOULLI PARA</p><p>FLUÍDOS REAIS E PERDA DE CARGA</p><p>TEOREMA DE BERNOULLI PARA</p><p>FLUÍDOS REAIS E PERDA DE CARGA</p><p>A energia potencial da água muda enquanto ela se move. Enquanto que a</p><p>água se move, a mudança na energia potencial é a mesma que aquela de</p><p>um volume V que se movimentou da posição</p><p>1 para a posição 2. A</p><p>energia potencial da água no resto do tubo é a mesma que a energia</p><p>potencial da água antes do movimento. Logo, temos que</p><p>TEOREMA DE BERNOULLI PARA</p><p>FLUÍDOS REAIS E PERDA DE CARGA</p><p>em que:</p><p>P1 e P2 - pressão;</p><p>γ - peso específico da água;</p><p>V - velocidade da água;</p><p>g - aceleração da gravidade;</p><p>Z - energia de posição;</p><p>Hf - perda de carga.</p><p>...Relembrando as aplicações da equação da continuidade</p><p>de Bernoulli...</p><p>Exemplo : Determinar a velocidade do jato do líquido no</p><p>orifício do tanque de grandes dimensões da figura.</p><p>Considerar fluido ideal e desprezar as perdas de carga.</p><p>Instalação de Bombeamento</p><p>Legenda:</p><p>1- Casa de Bombas</p><p>RE - Redução Excêntrica</p><p>M – Motor de acionamento CL</p><p>- Curva de 90o</p><p>B – Bomba</p><p>4 - Linha de Recalque</p><p>2 – Poço (fonte)</p><p>VR - Válvula de retenção</p><p>3 – Linha de Sucção</p><p>R - Registro</p><p>VPC - Válvula de pé com crivo</p><p>C - Joelhos</p><p>5 - Reservatório</p><p>Instalação de Bombeamento</p><p>Casa de bombas (1):</p><p>Edificações próprias destinadas a abrigar o conjunto motor-bomba.</p><p>Motor de acionamento (M):</p><p>Órgão encarregado do acionamento da bomba podendo ser:</p><p>· Um motor elétrico</p><p>· Um motor de combustão interna (a gasolina ou diesel)</p><p>· Uma turbina hidráulica ou a gás</p><p>· Uma tomada de força qualquer</p><p>(de tratores, por exemplos).</p><p>Instalação de Bombeamento</p><p>A escolha do órgão de acionamento depende de vários fatores, que pode-se citar:</p><p>· A disponibilidade e o custo da energia;</p><p>· O grau de mobilidade desejado;</p><p>· Segurança e comodidade operacional.</p><p>Em linhas gerais, contudo, a conjunção ou soma dos principais fatores provoca,</p><p>na maioria dos casos, uma tendência para o uso dos motores elétricos. São</p><p>causas desta tendência, entre outras:</p><p>· A vida mais longa dos motores elétricos;</p><p>· A maior segurança e comodidade operacional (os motores elétricos não</p><p>provocam poluição local)</p><p>· Custo de manutenção mais baixo.</p><p>Instalação de Bombeamento</p><p>Redução excêntrica (RE):</p><p>Redução que liga o final da tubulação de</p><p>sucção à boca de entrada da bomba, de</p><p>diâmetro normalmente, menor. Com a</p><p>excentricidade, visa-se evitar a formação de</p><p>bolsas de ar, na entrada da bomba, o que</p><p>estrangula a seção de entrada e dificulta o</p><p>funcionamento normal da bomba. São</p><p>dispensáveis em instalações com linhas de</p><p>sucção de pequeno diâmetro, acontecendo,</p><p>normalmente, em instalações com diâmetro</p><p>de sucção superiores a 4" ( 4 polegadas).</p>