Bombas hidraulicas

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS

INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

BACHARELADO INTERDISCIPLINAR EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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PRÁTICA 1

 

CURVA CARACTERÍSTICA DA BOMBA

 

 

 

Cynthia dos Santos Coutinho – 2012.1.25.078

Gean Augusto Volpe – 2012.1.25.090

Pedro Luís Negrão de Assis – 2012.1.25.118

Richard Wallison S. Leal – 2012.1.25.124

Vitor A. Negrão de Assis – 2012.1.25.130

Weriton Luís Petreca – 2013.2.25.127

 

 

 

Relatório Científico para a Disciplina Operações Unitárias I

 

 

Poços de Caldas

Agosto / 2015

1. Introdução

        As turbomáquinas são máquinas que alteram a energia do fluido, usualmente conectadas a um eixo rotativo. Aquelas que adicionam energia ao fluido são chamadas de bombas, enquanto as que extraem  energia são chamadas de turbinas. Os primeiros projetos de bombas e turbinas datam de antes de Cristo, como a bomba de parafuso de Arquimedes (250 a.C.) ou os moinhos de vento babilônicos (700 a.C.).[4]

Apesar das inúmeras aplicações possíveis atualmente para bombas, elas podem ser divididas em dois tipos básicos: bombas de deslocamento positivo (BDP) e bombas dinâmicas ou de variação de quantidade de movimento.

As bombas de deslocamento positivo fazem com que o fluido se movimente devido a variações de volume, ou seja, a abertura ou fechamento de uma cavidade admite ou comprimi o fluido pela bomba, respectivamente. São subdivididas em bombas alternativas (pistão, êmbolo ou diafragma) e rotativas (rotor único ou múltiplo).[4]

As bombas dinâmicas adicionam quantidade de movimento ao fluido enquanto este se movimenta dentro das passagens abertas, geralmente usando pás ou aletas. Não há um volume fechado. A alta velocidade do fluido é convertida em aumento de pressão, saindo por uma região difusora da bomba. São subdivididas em: rotativas (fluxo centrífugo/radial, axial ou misto) e especiais (jato, ejetor, eletromagnéticas, gás comprimido, etc.).[4]

Um dos modelos mais usados de bomba dinâmica no ramo industrial são as bombas centrífugas. Estas consistem de um rotor que gira dentro de uma carcaça. O fluido ganha velocidade e pressão enquanto atravessa o rotor. A máquina funciona da seguinte maneira: o fluido entra axialmente na flange de entrada sendo aspirado pelo rotor (sucção), gira tangencialmente, escoa radialmente para fora pelas periferias do rotor até o difusor da carcaça. Conforme a Figura 1 a seguir:[4]

[pic 1]

Figura 1: Vista em corte de uma bomba centrífuga típica. Adaptado de White, 2011[4]

Um indicador do desempenho das bombas são as Curvas Características das Bombas, ou Curvas de Desempenhos de Bombas. São gráficos traçados para uma rotação constante, o que significa que uma variação na rotação resulta em um novo gráfico. O eixo das abscissas contém a vazão Q e as variáveis de saída são altura de carga H, rendimento η e a potência do eixo Pe.[2,4]

A altura de carga é praticamente constante em baixas vazões e tende a zero conforme Q aumenta. O rendimento η possui uma forma semelhante a uma parábola. Seu ponto máximo (PMR) é obtido em torno de 0,6Q e sempre é igual à zero para a vazão nula. Quanto à potência, esta aumenta geralmente de forma monotônica com o aumento da vazão, podendo haver um aumento brusco após o PMR. Conforme a Figura 2:[4]

[pic 2]

Figura 2: Curvas de desempenho típicas de uma bomba centrífuga. White, 2011[4]

A utilização de bombas abrange uma grande quantidade de tarefas, sendo aplicadas desde reatores até distribuição de água. Bombas hidráulicas são mais usadas e normalmente estão em conjunto com outros equipamentos. Esse sistema recebe energia potencial e a transforma parcialmente em energia cinética, na forma de movimento, e força, na forma de pressão. A energia cinética e a pressão são transferidas ao fluido produzindo uma alteração na velocidade, pressão, altura manométrica ou uma combinação dos três fatores.[3]

Normalmente em sistemas hidráulicos com a presença de uma bomba, tem-se a necessidade de se conhecer também a pressão dentro da tubulação. Assim, são empregados diferentes tipos de medidores de pressão. Na indústria utilizam-se amplamente os chamados manômetros para tal finalidade. Um tipo de manômetro bem comum, é o manômetro em “U” que acoplado a tubulação, apresenta uma diferença de altura em seu fluido manométrico utilizado e assim, permite a leitura da pressão no local desejado pela equação manométrica, também conhecida como teorema de Stevin.[1]

1. Objetivos

        O experimento terá como objetivos o estudo do comportamento e a determinação da curva característica associada a uma bomba centrífuga.

1. Materiais e Métodos

3.1 Materiais

        Os seguintes materiais serão usados na montagem do experimento:

• Bomba centrífuga;
• Válvulas;
• Balde;
• Cronômetro
• Tanque com água;
• Manômetros;
• Proveta;

3.2 Metodologia

1. A vazão será controlada por meio da válvula a montante da bomba;
2. A bomba será ligada;
3. A pressão de sucção indicada no manômetro em U será registrada;
4. A pressão de recalque indicada pelo manômetro será registrada;
5. O tempo necessário para encher o tanque e o volume do mesmo será registrado;
6. Para cada vazão, o procedimento será repetido 3 vezes, registrando novamente o tempo e o volume, 15 pontos deverão ser obtidos.

1. Resultados

Condições de operação:

• Temperatura da água (ºC):
• Temperatura ambiente (ºC):
• Pressão inicial:

Os dados encontrados durante o experimento estão apresentados na Tabela 1 a seguir.

Tabela 1: Dados coletados durante o experimento

Ponto	Pressão de Sucção (Pa)	Pressão de Recalque (Pa)	Volume 1 (m³)	Volume 2 (m³)	Volume 3 (m³)	Tempo (s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

1. Referências Bibliográficas

[1] BRUNETTI, F. Mecânica dos Fluidos. 2ª edição revisada. São Paulo: Pearson, 2005.

[2] MACINTYRE, A.J.; Bombas e instalações hidráulicas de bombeamento. Editora LTC, 2ª Edição, 1997.

[3] McCABE, W.L.; SMITH, J.C.; HARRIOT, P.; Unit Operations of Chemical Engineering. Editora McGraw-Hill, 7ª Edição internacional, 2005.

[4] WHITE, F.M.; Mecânica dos Fluidos. Editora AMGH Ltda., 6ª Edição, 2011.