RELATÓRIO VARIADOR DE FREQUÊNCIA

CENTRO UNIVERSITÁRIO FEI

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

EXP. 4 – VARIADOR DE FREQUÊNCIA

Relatório apresentado ao departamento de Engenharia Mecânica do Centro Universitário FEI, como parte dos requisitos de avaliação da disciplina ME5330 – Mecânica dos Fluidos Para Engenharia Química. Solicitado pelo Prof. Sérgio Lópes

Nomes e registros acadêmicos dos autores: 22/03/2018

1. Ana Luiza Alvarez                                                       - 11.116.454-7
2. Beatriz Borges                                                              - 11.116.067-7
3. Marcos Silva                                                                - 11.215.034-7
4. Thais Pinheiro                                                              - 11.116.474-5
5. Patricia Velozo                                                            - 11.215.399-4
6. Raphaella Marangoni Cisotti                                       - 15.115.168-5

São Bernardo do Campo

2018

Resumo

Nesta experiência, foram levantadas duas curvas de carga manométrica em função da vazão, sendo a primeira, utilizada a frequência que aconteceria se o motor fosse ligado diretamente na rede, ou seja, 60 Hz. As outras três curvas foram levantadas utilizando um variador de frequência no motor para fazer com que o mesmo opere com 50 Hz.

Primeiramente, com a válvula globo, localizada logo após a saída da bomba, totalmente aberta foram levantadas a vazão respectiva para cada frequência utilizada, através da ajuda de um manômetro para fornecer a vazão diretamente, sendo a de 60 Hz a maior possível admitida pela bomba. Com isso, foi possível determinar a potência fornecida pela bomba para cada frequência utilizada.

Depois de calculada a potência foi possível determinar percentualmente a economia de potência quando utilizado o variador de frequência.

Introdução

        A experiência realizada consiste na determinação da potência de uma bomba centrífuga radial com um variador de frequência instalado entre a rede e o motor elétrico da mesma. Para isso, é necessário estabelecer que a frequência normal de operação de uma bomba no Brasil é de 60Hz, e com um motor de dois polos, a rotação, já com o escorregamento, apresenta um valor em torno de 3500 rpm. Com o equipamento eletrônico citado, pode-se diminuir a frequência de operação, alterando assim a rotação da bomba e consequentemente a sua curva característica, tendo como resultado a diminuição da vazão recalcada.

        Comparando meios de se economizar potência ao alterar vazões, observa-se que alterando a frequência obtém-se um resultado muito mais positivo do que simplesmente fechando válvulas, o que diminui o custo e é mais proveitoso para uma indústria.

        A bomba centrífuga radial utilizada no experimento foi a DBC – φ105mm / 3500rpm da MARK, e na figura (1) podemos observar uma caixa contendo o variador de frequência, os manômetros para medir as pressões de entrada e saída da bomba e também a bomba.

[pic 1]

Figura (1)

        

Na figura (2) é dada a curva de rendimento da bomba fornecida pelo fabricante:

[pic 2]

Figura (2)

Revisão Bibliográfica

Nesta experiência utilizamos um variador de frequência da corrente elétrica (figura 1) para diminui-la, esta diminuição permite uma economia na potência da bomba ao alterar a curva característica da mesma.

Com os dados de vazão e pressões obtidos experimentalmente para cada ensaio em cada uma das frequências utilizadas (60Hz e 50Hz) é possível calcular a carga manométrica da bomba em cada ensaio e assim montar a curva característica da mesma.

Através da vazão, sabendo que o diâmetro da tubulação de recalque é de 0,0409m, é possível calcular a velocidade de recalque para cada ensaio através da seguinte equação:

[pic 3]

Com a mesma vazão e sabendo que o diâmetro de sucção é 0,0525m, calcula-se a velocidade de sucção para cada ensaio através da mesma equação:

[pic 4]

Tendo as velocidades calculadas, e as pressões medidas na bancada, e sabendo a altura do tanque z=15,5cm, pode-se calcular a carga manométrica da bomba para cada ensaio através da seguinte equação:

[pic 5]

Todos os cálculos são feitos para ambas as frequências (60Hz e 50Hz).

Procedimento experimental

Inicialmente realizaram-se ensaios ajustando a frequência para 60 Hz, a apertou-se o botão “run” acionando assim a bomba no variador utilizado. O primeiro ensaio foi feito com a válvula globo localizada na saída da bomba totalmente aberta, nos ensaios posteriores fechou-se a válvula globo gradualmente. Aferiram-se dados referentes à vazão (rotâmetro), pressão de entrada e saída da bomba. Posteriormente regulou-se a frequência para 50 Hz e repetiu-se o procedimento. Com os dados levantados, apertou-se o  botão “Stop” do variador e botão liga/desliga.

Resultados e Discussões

Após a realização do procedimento experimental, obtivemos a Tabela 1 de Dados para 60Hz e a Tabela de Dados 2 para 50Hz:

Tabela 1: Dados coletados no procedimento experimental para 60Hz.

[pic 6]

Tabela 2: Dados coletados no procedimento experimental para 50Hz.

[pic 7]

Com todos os cálculos feitos, a partir das fórmulas do procedimento experimental, obtivemos a Tabela 3 de Desenvolvimento para 60Hz e Tabela 4 de Desenvolvimento para 50Hz:

Tabela 3: Tabela de Desenvolvimento para 60Hz.