ENGENHARIA QUÍMICA LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA I

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO

INSTITUTO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA I

1. CURVA CARACTERÍSTICA DE BOMBA

        

 Dutra L.R. 1, Guilherme R.M.1, Pereira A.N.1, Silva B.M.O.1 e Mendes, M.F.2

1 Aluno do Curso de Engenharia Química da UFRRJ

2 Professor do Departamento de Engenharia Química da UFRRJ

RESUMO – Este relatório visa obter o ponto de operação de uma bomba centrífuga para dois sistemas distintos. O ponto de operação é obtido pela interseção da curva do sistema com a curva característica da bomba, sendo esta construída a partir de dados experimentais coletados ao avaliar a variação da vazão com a queda de pressão.

Palavras-chave: bomba centrífuga, curva característica da bomba, ponto de operação.

1. INTRODUÇÃO

1.1. BOMBAS

Bomba é um dispositivo que fornece energia a um fluido a fim de transportá-lo de um ponto a outro, superando perdas de carga por atrito e, caso necessário, levá-lo a um nível superior, vencendo um diferencial de pressão. Este equipamento recebe energia de uma fonte motora e cede parte desta sob a forma de energia de pressão, cinética ou ambas, aumentando assim a velocidade do fluido. As bombas são classificadas em dois grandes grupos: bombas centrífugas e bombas de deslocamento positivo. Neste relatório, abordaremos apenas bombas do primeiro grupo. (NETTO, 1998)

1.2. BOMBAS CENTRÍFUGAS

A bomba centrífuga é o tipo mais usado na indústria química por transferir líquidos de todos os tipos assim como para serviços gerais de suprimento de água, alimentações de caldeira, circulação de condensador, etc. Suas vantagens primárias são sua simplicidade, baixos custos primário e de operação, fluxo uniforme, operação silenciosa e adaptabilidade para uso com um motor um acionamento de turbina. Essa bomba consiste, simplificando, de um impulsor rotativo com uma carcaça. O impulsor consiste em número de lâminas, abertas ou encobertas, montado em um eixo que projeta fora da carcaça. Seus eixos de rotação podem ser tanto horizontais quanto verticais, para adequar o trabalho a ser feito. Existem três tipos gerais de carcaças – circular, volutar ou difusa - mas cada uma consiste de uma câmara na qual o rotor gira, fornecido com entrada e saída para o líquido a ser bombeado. (Perry, 1999)

A geração de energia de uma bomba centrífuga ocorre de modo que o líquido entra no bocal de sucção, indo em seguida para o rotor que, quando gira, imprime rotação ao líquido localizado nas cavidades entre as palhetas externas, proporcionando a este uma aceleração centrífuga. É gerada uma área de baixa-pressão no centro do rotor, permitindo um aumento no fluxo de líquido pela entrada e, pelo fato das lâminas do rotor serem curvas, o fluido acaba por ser impulsionado nas direções radial e tangencial pela força centrífuga. Na Figura 1 é indicado o sistema de funcionamento da bomba centrífuga. (Ganghis)

Figura 1-Funcionamento da bomba centrífuga com carcaça em voluta.

[pic 1]

Fonte – ROBERTO & SANTOS, 2014, p. 5.

1.3. CAVITAÇÃO

É o processo que ocorre quando a pressão absoluta em um ponto qualquer na bomba atinge o limite crítico, ou seja, torna-se menor ou igual a pressão de vapor do fluido que será bombeado, gerando assim bolhas de vapor que são danosas às instalações. O estudo da cavitação pode ser dividido em duas partes: o fenomenológico, que corresponde à identificação do evento; e o teórico onde o equacionamento e a avaliação do NPSH são os objetivos principais.

1.3.1. CAVITAÇÃO FENOMENOLÓGICA

As bolhas de vapor formadas são conduzidas pelo fluxo até atingirem pressões maiores que as de vapor do liquido, normalmente no rotor. Assim, ocorre a implosão destas bolhas que retornam à fase líquida. O colapso das mesmas, provoca erosão das partes metálicas da bomba, além de reduzir o rendimento da bomba, modificando assim sua curva característica. O fluxo de bolhas-líquido ao passar bruscamente pela bomba, atinge o rotor em alta velocidade, gerando assim ondas de altas pressões em áreas reduzidas. Estas pressões podem ultrapassar a resistência à tração do metal e erodir progressivamente o rotor, tornando-o inutilizável, como visto na Figura 2.

Figura 2 - Rotor danificado pela cavitação em uma bomba d’água.

                                    [pic 2]

Fonte -

1.3.2. CAVITAÇÃO TEÓRICA

        O NPSH (Net Positive Suction Head) é um conceito oriundo da escola americana, que predominou entre os fabricantes instalados no país e na norma da ABNT que trata de ensaios de cavitação em bombas do ponto de vista teórico,a cavitação ocorre quando o NPSHdispreq,ou seja, a pressão absoluta exercida pelo sistema na entrada na bomba é menor que a mínima exigida na entrada da mesma. (USP, 2011)

NPSHrequerido(req): varia de acordo com a bomba,ou seja,é fornecido pelo fabricante através de uma curva NPSHreq x Vazão.Esta curva é obtida experimentalmente a partir de testes de cavitação em bancadas.

NPSHdisponível(disp): é uma característica do sistema,ou seja,varia de acordo com o projeto e objetivo especificado. Pode ser representado pela seguinte equação:

E tem-se: NPSHDISP =                Vo=0[pic 3]

onde:

Po- pressão manométrica no resrvatório de sucção.

PATM- pressão atmosférica local.

PV- pressão de vapor do fluido à temperatura de bombeamento.