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ANÁLISE DE CARGAS EM BOMBAS CENTRÍFUGAS

Por:   •  11/8/2016  •  Monografia  •  7.763 Palavras (32 Páginas)  •  400 Visualizações

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UNIVERSIDADE GAMA FILHO

Pró-Reitoria de Ciências Exatas e Tecnologia

Curso de Engenharia Mecânica

ANÁLISE DE CARGAS EM BOMBAS CENTRÍFUGAS

MARCELLO MAGALHÃES NEVES

GUSTAVO MARTINS GOMES

 SÉRGIO OTHONIEL YVES VIANNA DA FONSECA

Projeto de Pesquisa em Engenharia Mecânica elaborado como requisito para a aprovação na disciplina MEC 251

Rio de Janeiro

2012.1

MARCELLO MAGALHÃES NEVES

GUSTAVO MARTINS GOMES

SÉRGIO OTHONIEL YVES VIANNA DA FONSECA

ANÁLISE DE CARGAS EM BOMBAS CENTRÍFUGAS

Projeto de Pesquisa em Engenharia Mecânica elaborado como requisito para a aprovação na disciplina MEC251

Professor orientador

Cicero Vianna de Abreu.

Rio de Janeiro

2012

Aluno: Marcello Magalhães Neves, Gustavo Martins Gomes e Sérgio Othoniel Yves Vianna da Fonseca

Título do trabalho: Análise de cargas em bombas centrífugas

                Projeto de Pesquisa em Engenharia Mecânica apresentado à Coordenação do Curso de Engenharia Mecânica da Universidade Gama Filho, como requisito para a aprovação na disciplina MEC 251.

                                        AVALIAÇÃO

NOTA FINAL: ______

AVALIADO POR:

(Nome completo)                         ______________________________

                                                        (assinatura)

                Rio de Janeiro, ____ de junho de 2012.

DEDICATÓRIAS

A Deus por nos dar forças nos momentos mais difíceis da nossa jornada acadêmica.

Aos nossos pais e a todos os que nos incentivou a conquistar esse sonho e nos apoiaram.

        

AGRADECIMENTOS

Ao professor orientador, Cicero Abreu, por nos auxiliar na elaboração desse projeto de pesquisa.

As empresas Flowserve do Brasil e Frank Mohn, por nos darem total suporte técnico.

Aos nossos amigos Luis Carlos M. Galves, André P. Sigilião, Bruno F. da Silva, e demais amigos que sempre estiveram dispostos a nos auxiliar com seus conhecimentos.  

RESUMO

Este projeto visa dimensionar o conjunto girante de uma bomba centrífuga já fabricada, do tipo entre mancais, de 02(dois) estágios e fendida radialmente sendo assim classificada pela norma ANSI/API 610 décima edição, como BB2.

Analisar-se-ão os esforços solicitantes aplicados sobre alguns elementos do conjunto girante de acordo com os dados da bomba em estudo, sem considerar a carga hidráulica atuante sobre o conjunto. O foco será direcionado para a análise das cargas aplicadas no eixo e rolamentos do conjunto girante, comparando o estudo teórico aprendido durante a formação acadêmica com as condições reais de trabalho da bomba, auxiliado por um programa de simulação para engenharia (CAE).

Palavras chave: Bomba hidráulica; Conjunto girante; Análise de cargas.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Funcionamento esquemático de um rolamento

xx

Figura 2 – Esquemático das forças atuantes de um rolamento

xx

Figura 3 – Nomenclatura de um mancal de rolamento de esferas

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Figura 4 – Rolamento de rolo        

xx

Figura 5 – Diâmetros dos ressaltos do eixo e do encaixe

xx

Figura 6 – Montagem comum de rolamentos

xx

Figura 7 – Montagem alternativa de rolamentos

xx

Figura 8 – Montagem com dois rolamentos

xx

Figura 9 – Disposições duplas para rolamentos de contato angular

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Figura 10 – Elemento de tensão na superfície de um eixo de seção circular

xx

Figura 11 – Diagrama de Soderberg

xx

Figura 12 – Bomba do tipo BB2

xx

                                LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Fatores de Carga Radial Equivalente

Xx

Tabela 2 – Dimensões e Capacidades Dinâmicas de Carga para Série 02 de Rolamentos de Esferas

Xx

Tabela 3 – Dimensões e Capacidades Dinâmicas de Carga para Série 03 de Rolamentos de Esferas

Xx

Tabela 4 – Recomendações para Vida de Rolamentos para Várias Classes de Máquinas

Xx

Tabela 5 – Fatores de Aplicação de Carga

Xx

Tabela 6 – Identificação do tipo de classificação da bomba

Xx

Figura 7 – Folgas mínimas de funcionamento

Xx

Tabela 8 – Energia nominal para motores acionados

Xx

LISTA DE ABREVIAÇÕES

HPRT - Turbinas de recuperação de energia hidráulicas

Velocidade síncrona – A velocidade síncrona do motor é definida pela velocidade de rotação do campo girante, a qual depende do número de polos do motor e da frequência da rede, em hertz.

Bombas cabeceiras – Bomba cujo rotor é balanceado de seu conjunto de mancal.

Leitura total do indicador – desvio total indicado (TIR) – Diferença entre leituras máximas e mínimas de um dial indicador ou dispositivo similar, monitorando uma face ou superfície cilíndrica, durante uma revolução completa da superfície monitorada.

NOTA: Para uma superfície perfeitamente cilíndrica, a leitura do indicador implica uma excentricidade igual à metade da leitura. Para uma face perfeitamente plana a leitura do indicador da um fora de esquadro igual à leitura. Se o diâmetro em questão está ou não perfeitamente cilíndrico ou plano, a interpretação do TIR é mais complexa e pode representar ovalidade ou deflexão.

Velocidade crítica seca – Velocidade crítica do conjunto girante calculada assumindo que não existem efeitos líquido, que o rotor é suportado somente em seus mancais e que os mancais são de rigidez infinita.

Tenacidade - Tenacidade é a energia mecânica, ou seja, o impacto necessário para levar um material à ruptura.

Elastômero - Material macromolecular que recupera rapidamente a sua forma e dimensões iniciais, após cessar a aplicação de uma tensão.

HRC – Sistema de medição de durezas Rockwell na escala C.

Comprador – Proprietário, ou agente do proprietário, que emite a ordem de compra e a especificação para o vendedor.

Fornecedor – Fabricante ou agente do fabricante que fornece o equipamento e normalmente é responsável pelo apoio em serviço

LISTA DE SÍMBOLOS

b – expoente de Weibull

C - capacidade dinâmica de carga

d – diâmetro

F - Força aplicada

 - capacidade dinâmica de carga [pic 1]

– carga no mancal 1[pic 2]

 – carga no mancal 2[pic 3]

 = carga axial aplicada[pic 4]

 = carga radial equivalente[pic 5]

 = carga radial aplicada[pic 6]

 – vida do mancal[pic 7]

 – vida nominal do mancal[pic 8]

  – vida do mancal[pic 9]

  – vida do rolamento no projeto[pic 10]

 – vida do rolamento catalogado[pic 11]

m – constante de escala

M – momento fletor

n – fator de segurança

  – velocidade angular do rolamento no projeto em RPM[pic 12]

  – velocidade angular do rolamento catalogado em RPM[pic 13]

R – confiabilidade correspondente a vida do rolamento

Se – limite de escoamento por tensão normal (tração ou compressão)

Sn – limite de resistência a fadiga

Sse – limite de escoamento por cisalhamento

T – momento torçor(torque)

t – tempo

V = fator de rotação

X = fator radial

Y = fator axial

σ1,2 – tensão normal principal

σa   - tensão normal alternada

σm – tensão normal média

σX – tensão normal no eixo x

σy – tensão normal no eixo y

τm – tensão de cisalhamento média

τxy  - tensão de cisalhamento no plano xy

Ɵ – vida de projeto

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