Bombas e Perdas de Cargas

ÍNDICE

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA        

2. MATERIAIS E MÉTODOS        4

2.1. Materiais        4

2.2. Método        4

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES        5

4. CONCLUSÃO        18

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        19

ANEXO A        20

RESUMO

        O deslocamento de líquidos em uma indústria é feito a partir de máquinas geratrizes denominadas bombas. Realizou-se a prática laboratorial a fim de determinar experimentalmente a curva característica de instalação de uma bomba e as perdas de carga de uma determinada instalação hidráulica durante o transporte de fluidos. Iniciou-se a prática medindo todos os comprimentos da tubulação. Em seguida, para cada vazão determinada, foi medida através dos manômetros em “U” as diferenças de pressão para cada acidente. O procedimento foi realizado em triplicata. A partir dos dados obtidos, foi construído gráficos de curvas características da tubulação experimental e teórica. Observou-se que a altura manométrica do sistema foi maior que a teórica, o qual pode estar associado as estimativas das perdas de carga localizadas, que foram adicionados à formulação matemática como comprimentos equivalentes. Para a escolha de uma bomba centrífuga apta a ser utilizada no módulo experimental foi acessado o catálogo das bombas Schneider e a BC-92 AV foi escolhida, pois este quase alcançou um ponto de operação para o sistema. Além disso, com base nos problemas oriundos do módulo experimental, os quais afetaram diretamente na prática laboratorial e nos resultados encontrados, fez-se necessária uma análise de custo da bomba, tubulação e acidentes. Notou-se que com um total de R$ 657,00 é possivel substituir todos os equipamentos e acessórios, o que resultaria em dados coerentes e precisos na realização da prática experimental de bombas e perdas de cargas.

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1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

        O deslocamento de líquidos sejam eles puros, misturas, pastas ou suspensões por escoamento é feito a partir de máquinas geratrizes denominadas bombas. Nas instalações industriais os fluidos são transportados através de tubos, dutos ou canaletas, sendo que, os tubos são condutos fechados, geralmente de secção transversal circular e que se destinam principalmente à condução de líquidos; dutos são empregados normalmente para o escoamento de gases, podendo ter secção circular ou qualquer outra; e canaletas são pequenos canais com superfície livre, servindo muitas vezes para conduzir líquidos residuais.

Quando tem-se um conjunto de tubos e seus acessórios numa tubulação industrial, chama-se tubulação e toda tubulação contêm alguns acessórios, os quais são as válvulas, peças de mudança de direção ou de diâmetro, ligações, juntas de expansão, derivações e filtros de linha.

As bombas transformam o trabalho mecânico que recebe de um motor em energia hidráulica sob a forma que o líquido é capaz de absorver, ou seja, energia potencial de pressão e energia cinética. De um modo geral, as bombas são constituídas de um rotor que gira no interior de uma carcaça, em que, o fluido entra na bomba nas vizinhanças do eixo do rotor propulsor e é lançado para a periferia pela ação centrífuga. Este rotor pode ser do tipo fechado, semi-aberto ou aberto.  Do centro do rotor para a ponta das palhetas, a energia cinética do fluido aumenta, e esta é convertida em pressão quando o fluido sai do impulsor e entra na voluta ou difusor.

O difusor possui duas finalidades muito importantes: transformar a energia cinética do líquido em energia de pressão, coletar o líquido expelido pelo rotor e encaminhar a tubulação de recalque.

As bombas podem ser classificadas em turbobombas, as quais possuem um órgão rotatório dotado de pás (rotor) que acelera a massa liquida transformando a energia mecânica em cinética e esta aceleração não tem a mesma direção e sentido do movimento do líquido em contato com as pás. A outra classificação são as bombas de deslocamento positivo, as quais, impelem uma quantidade definida do fluido em cada golpe ou volta do dispositivo.

Para se obter o comportamento das grandezas do funcionamento de uma bomba, ou seja, que descreve a característica de operação da bomba, determina-se a sua curva característica, a qual pode ser vista pela Figura 01.

Figura 01 – Curva característica da bomba

[pic 1]

        O ponto de operação é o ponto de intersecção das curvas e é a condição de vazão a ser recalcada e de altura manométrica total em que um sistema irá operar. Este ponto é único e pode ser alterado, caso ocorra alteração na curva do sistema, ou da curva da bomba ou por alteração em ambas as curvas. Para estabelecer o ponto de operação haverá uma única vazão para uma única altura manométrica.

        A altura manométrica é a energia necessária para que a operação ocorra nas condições exigidas de vazão e pressão.  Pode-se calcular a altura manométrica a partir da Equação 01.

[pic 2]

(01)

Onde:

[pic 3]

(02)

Sendo:

- H é a altura manométrica;

 - Pman é a pressão manométrica positiva;

- Pvac é a pressão manométrica negativa, que neste caso é igual a zero;

- Vd é a velocidade de descarga;

- Vs é a velocidade de sucção;

- D é o diâmetro da tubulação;

- g é o peso específico da água;

- zb é a distância entre o manômetro e o vacuômetro.

        Para o escoamento em regime permanente de fluidos incompressíveis nota-se um abaixamento na linha piezométrica na direção do escoamento. Esse fato está associado as “irreversibilidades” ocorridas que são expressas em termos de perda de carga. Obtem-se a perda de carga a partir da equação de Darcy-Weisbach e estas podem ocorrer de dois modos: perda de carga distribuída, causada pelo atrito e perda de carga localizada, causada pelos acidentes (acessórios) que existem na tubulação.

        Para perda de carga utiliza-se a Equação 03, que é a equação de Darcy para dutos retos de seção circular constante.