Curva-de-bomba-centrífuga-com-rotação-variável (2)

Curva de bomba centrífuga com rotação variável

        

Danyelle Barbosa Berutto¹, Josianne Karla Silva², Kassia Regina Felix Faria³.

Resumo

Este experimento teve como objetivo obter a partir de ensaios a curva característica de uma bomba (H versus Q) mantendo a rotação e variando a vazão, assim como obter o rendimento da bomba para quatro rotações distintas. Para a primeira etapa experimental foi obtido valores para a vazão e altura manométrica, foi variada a abertura da válvula de recalque obtendo assim valores diferentes para altura e pressão, a partir daí foi obtido o gráfico da altura versus a vazão, gráfico esse que representa a curva de uma bomba centrífuga de acordo com o que está descrito na literatura. Na segunda parte foi variada a rotação da bomba para uma mesma abertura da válvula de descarga para determinar o rendimento, o rendimento obtido foi baixo, pois foi possível observar que quanto menor a rotação, menor a potência e, consequentemente, menor o rendimento.

Palavras-chave: Bomba centrífuga, rotação variável, altura manométrica, rendimento.

Introdução

“Bombas são dispositivos fluidomecânicos que fornecem energia mecânica a um fluido incompressível (liquido) para transporta-lo de lugar a outro. Essas maquinas geratrizes recebem energia de uma fonte qualquer e cedem parte dessa energia ao fluido na forma de energia de pressão cinética ou ambas. São empregadas em diversas situações, cabendo ressaltar: abastecimento de água; sistema de esgoto e de tratamento de resíduos; sistema de irrigação para fins agrícolas; nas industrias química, petroquímica, alcoolquímica, farmacêutica, de alimentos, de petróleo, entre outras industrias (3).”

As bombas centrifugas são as mais utilizadas nas industrias,  é composta por um rotor que trabalha como se fosse uma turbina, onde ocorre doação de energia conforme o liquido escoa de forma continua pelas palhetas do rotor. Apresentam vantagens como: maior flexibilidade de operação; pressão uniforme; baixo custo; construção simples e menores custos de manutenção. A variação da rotação de uma bomba e de grande importância na indústria visto que permite determinar o tipo de rotor e a eficiência máxima de acordo com as condições operacionais (3,4).

Para especificar uma bomba para determinada aplicação é fundamental o conhecimento do valor do trabalho agregado desse dispositivo em certa linha de escoamento de fluido. Dessa forma aplica-se o balanço de energia mecânica entre dois pontos do sistema de escoamento, essa energia é expressa em altura (3,4).

Dessa forma as curvas características das bombas centrífugas relacionam a vazão recalcada com a altura manométrica alcançada (H), com a potência absorvida (P) e com o rendimento (η). Muitas vezes também apresentam a altura máxima de sucção (Hs,máx) ou a energia específica positiva líquida de sucção requerida pela bomba (NPSH) (4).

A equação para obtenção da altura manométrica é:

     (1)[pic 1]

Onde:

ΔP é a diferença de pressão (Pa);

Δz  é a diferença entre as alturas de dois pontos(m);

Δv é a diferençca de velocidade entre sucção e descarga (m/s);

Ρ é a densidade da água (Kg/m3);

g é a aceleração da gravidade (m/s2);

lws é a perda de carga na sucção;

lwr é a  perda de carga no recalque;

 (N/m³).[pic 2]

A potência no eixo fornecida pelo motor pode ser dada pela seguinte equação:

  (2)[pic 3]

Onde:

F é a força lida no dinamômetro;

b é o comprimento do braço da alavanca;

n é o número de rotações por segundo.

O rendimento da bomba pode ser obtido calculando-se a potencia útil ( PotU ) e fazendo a correlação desta com a potencia no eixo (Pot) como mostra a equação abaixo:

[pic 4]

Onde:

PotU é a potencia útil;

Q é a vazão;

γ é o peso especifico;

H é a altura manométrica.

Procedimento

Com o auxilio de um termômetro foi medida a temperatura da água do sistema de bombeamento, utilizando uma régua foi tomada a medida da altura do braço da alavanca da bomba, utilizando uma trena foi medida a distância entre o ponto de tomada de pressão da linha de sucção e a bomba e a distância do trecho entre a bomba e a tomada de pressão da linha de recalque, com um paquímetro foi medido o diâmetro interno da tubulação do sistema.

Para a primeira parte do experimento a válvula de recalque foi deixada totalmente fechada, a bomba centrifuga foi ligada realizou-se a medição da força desenvolvida pelo motor através de um dinamômetro. O fluido que atravessou a tubulação até o tanque foi coletado em um recipiente para obtenção da massa e o tempo foi cronometrado para o cálculo da vazão. O desnível da coluna de mercúrio foi obtido utilizando-se uma régua. Nessa parte não foi variada à rotação da bomba. Essa etapa foi repetida para cinco aberturas diferentes da válvula de recalque.

Para a segunda parte, a bomba centrífuga de rotação variável foi ligada em uma rotação máxima, realizou-se a medição da força desenvolvida pelo motor através de um dinamômetro. O fluido que atravessou a tubulação até o tanque foi coletado em um recipiente e o tempo foi cronometrado. O desnível da coluna de mercúrio foi obtido utilizando-se uma régua. Para a medida da rotação da bomba utilizou um tacômetro. Essa etapa foi repetida para quatro rotações diferentes com a mesma abertura da válvula.

Resultados e Discussão

“A altura de elevação ou altura manométrica representa a quantidade de energia específica (potência útil por unidade de peso do fluido em escoamento) que a bomba transfere ao fluido de trabalho. Tal conceito se aplica às máquinas de fluxo que operam com líquidos. No caso das turbinas hidráulicas representaria a quantidade de energia específica que a água em escoamento transfere ao rotor da turbina (1) ”.

No presente experimento, utilizou-se uma bomba do tipo centrífuga com rotação variável a fim de construir a curva da bomba, verificar a validade das relações (Qi/Qi+1)= (ni/ni+1)j ; (Hi/Hi+1 )= (ni/ni+1) j+1 ; (Poti/Poti+1 )= (ni/ni+1) j+2 ; onde Q é a vazão, n a rotação, H a altura manométrica e Pot a potência e determinar o rendimento da bomba para quatro rotações distintas.