Dimensionamento de Bancada para Ensaio com Bombas Centrífugas

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS

ENGENHARIA MECÃNICA

Projeto de bancada para ensaio de bombas centrífugas associadas

Aluno: Itamar Tadeu Gomes Júnior
Professor: Fernando Rodrigues
Disciplina: Bombas

Belo Horizonte
Novembro, 2015

---

[pic 1]

Sumário

Introdução        

Conceituação Teórica        

Associação em série        

Associação em paralelo        

Objetivo        

Desenvolvimento        

Características a serem avaliadas para o projeto        

Perda de carga        

Investimento e custo operacional        

Material da tubulação        

Escolha da bomba        

Conclusão        

Referências bibliográficas        

Anexo A.......................................................................................................................... 12

Anexo B...........................................................................................................................13

Lista de figuras

Figura 1 -  Comprimento da tubulação utilizada        

Figura 2 - Especificações da bomba segundo o fabricante        

Figura 3 - Detalhes construtivos da bancada        

Lista de tabelas

Tabela 1 - Quantidade e coeficiente de perda de carga dos acessórios instalados (Valores dos coeficientes para canalização de PVC rígido segundo DJALMA)        

Tabela 2 - Listagem dos materiais que serão utilizados para confecção da bancada de testes. Os números listados na tabela devem ser verificados no ANEXO A        

[pic 2]

Introdução

Conceituação Teórica

É frequente associar bombas dinâmicas em instalações elevatórias com a finalidade de ampliar o campo de variação da vazão e da altura manométrica, flexibilizar a operação do sistema e aumentar a segurança operacional. Pode-se associar duas ou mais bombas numa mesma instalação, seja em série ou em paralelo.

As bombas dinâmicas podem ser divididas em três tipos:

- Bombas centrífugas;

- Bombas axiais;

- Bombas mistas ou de fluxo misto.

Sendo as bombas centrífugas as mais utilizadas nos mais diversos tipos de aplicações. Esse tipo de bomba se caracteriza por receber o fluido (sucção) axialmente, em relação ao seu eixo de rotação, e recalcá-lo perpendicularmente ao seu eixo de rotação. Como componentes básicos as bombas centrífugas são compostas pela voluta e pelo rotor, a primeira, responsável devido à sua geometria, pelo direcionamento e incremento da energia de pressão do fluido através da redução da velocidade do mesmo, devido ao aumento gradativo de sua seção circular, o segundo, responsável por fornecer ao fluido energia de pressão, recebida como energia mecânica através de sua rotação. O rotor, ou impelidor, pode ser aberto, semi-aberto ou fechado, e possui como componente principal as palhetas, que são projetadas para direcionar o fluido dentro da voluta.

Quando se pretende desenvolver um projeto de rotor de uma bomba dinâmica toma-se como ponto de partida as condições de operação do equipamento, ou seja, a vazão e a altura manométrica. A rotação de operação e todas as dimensões do rotor, como o número de palhetas e os ângulos de entrada e saída, são determinados para que a bomba apresente sempre um desempenho satisfatório na aplicação para a qual será destinada.

As bombas dinâmicas são normalmente acionadas por motores elétricos de corrente alternada, que na ausência de um inversor de frequência só podem funcionar num regime de rotação constante. O acoplamento entre a bomba e o motor é feito através de um eixo, normalmente rígido, que transmite a potência gerada de um para o outro.

Associação em série

A associação em série visa aumentar a energia fornecida ao fluido e é utilizada em instalações com grandes alturas de elevação, ou então, quando há necessidade do desenvolvimento de grandes pressões.

Esse tipo de associação pode ser feita de duas maneiras:

1. Colocando-se dois ou mais rotores no mesmo eixo da bomba (bombas multicelulares);
2. Colocando-se duas ou mais bombas independentes interligadas;

Neste último caso, o arranjo é feito de forma que a descarga de cada bomba seja conectada à sucção da seguinte, de modo que a vazão será a mesma em todas as bombas, enquanto que a pressão total do sistema será a soma das pressões desenvolvidas pelas bombas associadas. O gráfico 1 apresenta a curva característica de duas bombas iguais em série. Através dele é possível verificar a altura manométrica duas vezes maior das bombas associadas se comparada à curva característica da bomba individual para um mesmo valor de vazão.

[pic 3]

Gráfico 1 - Curva característica de uma associação em série

Associação em paralelo

A associação em paralelo visa aumentar a vazão recalcada e dar ao sistema uma maior flexibilidade, em termos de atendimento da demanda, através da retirada ou colocação das unidades em funcionamento. É muito utilizada em abastecimento de água de cidades e serviços industriais. Também pode ser feita de duas maneiras diferentes:

1. Colocando-se um rotor de dupla sucção;
2. Colocando-se duas ou mais bombas independentemente interligadas.

Nessa associação, a tubulação de recalque de cada bomba é conectada à tubulação de recalque do sistema, de modo que a pressão na saída, será a mesma em todas as bombas, enquanto que a vazão total será a soma das vazões desenvolvidas pelas bombas associadas. O gráfico 2 apresenta a associação em paralelo de duas bombas iguais. É possível perceber as vazões volumétricas somadas quando a altura manométrica se mantém constante durante a associação.