A DETERMINAÇÃO DA CURVA DE ESTRANGULAÇÃO DE BOMBA CENTRÍFUGA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL[pic 1]

INSTITUTO DE PESQUISAS HIDRÁULICAS

DEPARTAMENTO DE HIDROMECÂNICA E HIDROLOGIA

IPH 01102 - MECÂNICA DOS FLUIDOS E HIDRÁULICA II – TURMA D

DETERMINAÇÃO DA CURVA DE ESTRANGULAÇÃO DE BOMBA CENTRÍFUGA

ANÁLISE DE DADOS DOS GRUPOS 6 E 7

Relatório

DIEGO SOUZA PINTO

EMMANUELLE DE ALMEIDA MARCINKOWSKI

GEANINI RANCAN

JAIR MASCHMANN JÚNIOR

Porto Alegre, 01 de novembro de 2016.

1. INTRODUÇÃO

Em um sistema típico com escoamento, é usualmente necessário adicionar energia ao fluido para mantê-lo em escoamento para compensar as perdas por atrito ou contribuir para um aumento de velocidade, de pressão ou de altura do fluido. Essa energia é gerada por uma máquina hidráulica, tal como uma bomba, a qual transforma a energia do fluido, sendo capaz de entregar um trabalho mecânico a um fluido elevando seu nível de energia. Esse tipo de equipamento recebe trabalho mecânico e o transforma em energia hidráulica, comunicando ao líquido um acréscimo de energia sob as formas de energia potencial, de pressão e cinética.

As bombas centrífugas são máquinas onde toda energia cinética é obtida através do desenvolvimento de forças puramente centrífugas na massa líquida devido à rotação de um impelidor de características especiais, onde a direção de saída do fluido é normal ao eixo. Esse tipo de bomba está presente na maioria das atividades ligadas ao abastecimento e tratamento de água, ao esgoto pluvial e sanitário, a industrias diversas, à irrigação, defesa contra inundações, entre outras aplicações, sendo o tipo de máquina hidráulica de aplicação mais difundida na Engenharia Civil.

As bombas centrífugas podem sofrer alteração no seu funcionamento, a partir da substituição do rotor por outro de diâmetro diferente ou, ainda, pela alteração da rotação de operação da mesma.

Uma bomba centrífuga opera, usualmente, a velocidade constante, e a capacidade de uma bomba depende somente da pressão total, do projeto e das condições de sucção. A melhor forma de descrever as características operacionais das bombas se faz pelo uso das curvas características. Uma das curvas características é a curva de estrangulação, a qual descreve o comportamento da bomba quando levada a diversas situações de operação com a variação da carga manométrica (H) com diversas vazões (Q). O conhecimento desse comportamento de uma bomba é utilizado para a determinação do ponto de funcionamento, vazão, consumo de energia, entre outras.

2. OBJETIVOS

O objetivo específico da prática experimental realizada em laboratório é determinar a curva de estrangulação de uma bomba centrífuga para uma rotação de operação diferente daquela disponibilizada pelo fabricante.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

Serão apresentados detalhadamente o sistema de recalque estudado, bem como a forma de avaliação numérica dos resultados através de fórmulas disponíveis na literatura.

3.1 Descrição do experimento

A prática experimental de estudo da curva de estrangulação foi realizada no Laboratório de Ensino que está localizado nas dependências do Instituto de Pesquisas Hidráulicas da UFRGS. A Figura 1 apresenta o croqui do experimento, no qual observa-se uma estação de recalque contendo um reservatório inferior, um conduto de aspiração, um conduto de recalque com um registro gaveta, um vertedor, um inversor de freqüência e uma bomba centrífuga. Os dados experimentais foram coletados no vacuômetro do conduto de aspiração, no manômetro do conduto de recalque, no piezômetro do reservatório inferior e na ponta linimétrica do vertedor.[pic 2]

Figura 1 – Esquema simplificado do experimento realizado.

        A Figura 2 apresenta as fotos referentes à cada um dos equipamentos e instalações já citadas no croqui, sendo as mesas obtidas no local.

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Figura 2 – Fotos da instalação de recalque utilizada no experimento: (a) conduto de aspiração; (b) um conduto de recalque; (c) registro gaveta; (d) vertedor; (e) inversor de frequência; (f) bomba centrífuga; (g) vacuômetro do conduto de aspiração; (h) manômetro do conduto de recalque; (i) piezômetro do reservatório inferior e (j) ponta linimétrica do vertedor.

(Fonte: próprio autor)

        Para o experimento, utilizou-se o sistema de recalque já apresentado nas Figuras 1 e 2. Inicialmente, foi definida uma frequência de operação da bomba centrifuga diferente daquela correspondente à curva de estrangulamento divulgada pelo fabricante através do ajuste do inversor de frequência. O experimento consistiu em regular manualmente a abertura da válvula gaveta, inicialmente na posição 100% aberta, de tal forma que a água presente no reservatório inferior fosse bombeada até o vertedor, sendo registrados os dados referentes à altura do nível do vertedor na ponta linimétrica e às pressões de aspiração no vacuômetro e de recalque no manômetro. Tanto o vacuômetro quanto o manômetro estão instalados à 1,25 m acima do eixo da bomba, de tal forma que através de simples manometria pode-se determinar a pressão nos pontos de aspiração e recalque imediatamente anterior e posterior à bomba respectivamente. A realização do experimento consistiu nas seguintes etapas: (1) medição da temperatura da água no reservatório; (2) fechamento parcial do registro gaveta; (3) pequena espera de tempo para estabilização da vazão no conduto; (4) uma vez estabilizada a vazão, anotavam-se a altura da ponta linimétrica e as pressões no vacuômetro e no manômetro. Uma vez realizadas essas etapas, para definir outro ponto da curva de estrangulação da bomba, repetiam-se os passos descritos nas etapas (2) à (4), fechando-se um pouco mais o registro gaveta. No último ponto, correspondente ao fechamento completo do registo e vazão nula, anotam-se os valores apresentados no piezômetro e no manômetro.