Bombas centrífugas

Curva da bomba centrífuga e curva de um sistema de tubulações

Resumo

RESUMO – A determinação inapropriada do sistema de tubulações e da bomba utilizada pode acarretar consequências como o consumo excessivo de energia, sobrecarga do motor e a ocorrência de cavitação, com consequente diminuição no rendimento e vida útil da bomba. Por esses motivos, tem-se a importância em projetar o sistema corretamente. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de construir a curva da bomba centrífuga e a curva de um sistema de tubulações, ambos operando com água e também apresentar o resultado obtido para as vazões experimentais, juntamente com os desvios associados a estes valores.

 

Palavras-chave: bomba hidráulica, curva da bomba.

 

Introdução

Bombas são máquinas operatrizes cuja finalidade é realizar o escoamento de um líquido de um lugar ou recipiente a outro em uma planta doméstica ou industrial, transformando a energia mecânica fornecida por uma fonte (um motor elétrico) em energia hidráulica sob a forma de energia potencial, de pressão e cinética. Bombas centrífugas desenvolvem a transformação de energia através do emprego de forças centrifugas. Elas possuem pás cilíndricas, com geratrizes paralelas ao eixo de rotação, sendo essas pás fixadas a um disco e a uma coroa circular, compondo o rotor da bomba.

O princípio de funcionamento das bombas centrífugas consiste em um eixo do rotor que funciona como um impulsor do fluido que é lançado para a periferia pela ação da força centrífuga. O rotor é em essência um disco ou uma peça de formato cônico dotado de pás, podendo operar aberto ou fechado, com ou sem espaçamentos e formato de pás. O rotor aberto é recomendado para baixas pressões, pequenas vazões e líquidos com partículas suspensas em geral, pastas, lama e areia. O rotor fechado é recomendado para altas pressões e líquidos limpos. E o rotor semifechado é aplicado em operações gerais. A energia cinética do fluido aumenta do centro do rotor para a ponta das pás (palhetas ou hélice), que é transformada em energia de pressão, quando o fluido sai do rotor e entra na carcaça (voluta ou espiral) ou difusor (dispositivo). No difusor, também chamado recuperador, é feita a transformação da maior parte da elevada energia cinética com que o líquido sai do rotor, em energia de pressão. Deste modo ao atingir a boca de saída da bomba, o líquido é capaz de escoar com velocidade razoável ao sair da bomba. Um difusor gradativamente aberto diminui a velocidade do líquido proveniente do rotor. A descarga líquida depende das características da bomba, número de rotações e características do sistema de transporte.

A curva do sistema é feita a partir da Equação de Bernoulli acrescida de um termo de perda de carga, que representa a energia perdida pelo líquido, por unidade de peso, para se deslocar de um ponto a outro.

A perda de carga é dividida em duas: normal, a qual é verificada em trechos retos de tubulação; e localizada, correspondente às perdas provocadas por acessórios de tubulações, como válvulas, conexões e derivações. [1]   

Experimental

Para a realização desse experimento foram utilizados uma bomba centrífuga acoplada a um sistema de tubulações, cronômetro, um balde de 4 litros, termômetro e um paquímetro.

O sistema da bomba e tubulações, pode ser descrito como a figura abaixo.

[pic 1]

Figura 1: Sistema de bomba centrífuga e tubulações

1. Conjunto motor-bomba; 2. União PVC ¾”; 3. Tomada de pressão do recalque; 4. Válvula do manômetro na tubulação de polietileno flexível de ¼”; 5. Manômetro de Bourdon; 6. Tê 90° PVC ¾“ passagem direta; 7. Válvula do reciclo; 8.Rotâmetro; 9. Joelho 90° PVC ¾“; 10. Válvula de gaveta ¾”;Joelho 45° PVC ¾”; 11. Válvula de globo ¾”; 12. Tê saída de lado PVC ¾”; 13. Luva PVC ¾”; 14. Curva 90° PVC ¾”; 15. Saída de canalização PVC ¾”; 16. Desnível entre a saída do líquido na canalização e o nível do líquido no tanque; 17. Tanque para a água; 18. Entrada normal, entrada do líquido na tubulação de sucção PVC 1”; 19. Joelho 90° PVC 1”; 20. Curva 90° PVC 1”; 21. Válvula de gaveta 1”; 22. Vacuômetro de Bourdon; 23. Válvula do vacuômetro na tubulação de polietileno flexível de ¼“; 24. Tomada de pressão da sucção; 25. União PVC 1”.

Primeiramente verificou-se a voltagem da bomba e se a mesma, encontrava-se desligada com suas respectivas válvulas fechadas. Colocou-se água no tanque e mediu-se todas as tubulações presentes no sistema, juntamente com seus diâmetros (utilizando o paquímetro).

Para a construção da curva da bomba, fechamos a válvula de gaveta e abrimos a válvula de sucção. Ao fecharmos a válvula gaveta anotou-se os valores de vazão e de pressão, verificando o vacuômetro e o manômetro. Considerou-se este o valor de pressão mínima e, o valor de pressão máxima quando a válvula está aberta ao seu limite. Entre os valores de pressão mínima e máxima variou-se a abertura da válvula. Anotou-se 5 pontos entre os mesmos, os valores do manômetro, vacuômetro e rotâmetro.

Para a construção da curva do sistema de tubulações, mediu-se a vazão de água que saiu da tubulação de saída. Fechou-se a válvula gaveta e abriu-se lentamente a válvula de reciclo. Com um balde e um auxílio de um cronômetro, mediu-se a massa de água que sai da tubulação em um determinado intervalo de tempo.

Anotou-se seu valor, juntamente com os valores da manômetro e vacuômetro. Por fim, medimos a temperatura da água.

Resultados e Discussão

Tabela 1: Dados Fixos

DADOS FIXOS
Temperatura da água	36	ºC
Densidade da água	997,7735	Kg/m3
Desnível entre man. e vac.	0	M
Aceleração da gravidade	9,81	m/s2
Desnível (ΔZ)	0,025	M
Diam. Do tubo mais largo	0,022	M
Diam. Do tubo mais fino	0,024	m
Massa do balde	0,578	kg

Curva da Bomba