Relatório Curva de Bombas

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UN IVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO

INSTITUTO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA I

CURVA CARACTERÍSTICA DE BOMBA CENTRÍFUGA

COELHO, I. F.1, GUIMARÃES, A. C. P.1, OLIVEIRA, S. C.1, MACHADO JR, H. F.2

1. Discentes do DEQ/IT/UFRRJ;
2. Docente do DEQ/IT/ UFRRJ.

RESUMO - Este trabalho tem por objetivo o levantameno da curva característica de uma bomba centrífuga, determinada por dados experimentais, no qual se relaciona vazão e queda de pressão fornecidas pela bomba. Objetiva-se também avaliar o ponto ótimo de operação, avaliando-se a possível adequação da bomba para dois tipos de sistemas diferentes. A curva característica de um sistema é utilizada para especificar qual tipo de bomba é adequada para determinado sistema como também para determinar a vazão de um sistema quando a boma ja é especificada. O procedimento foi realizado com um sistema de reciclo total, utilizando-se um vacuômetro, manomêro e dois rotâmeros para a coleta dos dados.

 

Palavras-chave: Bomba Centrífuga, Curva característica, Ponto ótimo de operação, Queda de pressão.

INTRODUÇÃO

        Para que seja possível deslocar um fluido ou mantê-lo em escoamento, é necessário que energia seja adicionada. O equipamento capaz de fornecer essa energia é denominado bomba hidráulica. (OMEGA)

        Bombas Hidraulicas são máquinas operatrizes, que recebem energia potencial (força provida de um motor ou turbina), e trasformam parte dessa potência em energia cinética (movimento) e energia de pressão (força) para o fluido a ser escoado. De modo geral, a utilização de bombas hidráulicas ocorre quando há a necessidade de aumentar a pressão de trabalho de uma substância líquida no sistema ou a velocidade de escoamento, ou ambas. (FERRAZ, 2011)

        As bombas hidraulicas podem ser classificadas como: deslocamento positivo (alternativa e rotativa) e centrífugas. (SCHEID, 2015)

        As bombas de deslocamento positivo são bombas nas quais o fluido é forçado a escoar pela ação de partes móveis que o “empurram” para a saída adicionando energia durante o processo. Elas trabalham com qualquer tipo de fluido independente da viscosidade, não precisam trabalhar escorvadas e operam com vazão praticamente constante para uma longa faixa de pressão. (SCHEID, 2015)

        As bombas centrífugas são dispositivos que aumentam a energia do fluido devido ao movimento rápido de um rotor. São do tipo horizontal, vertical ou com múltiplos estágios. Trabalham com fluidos com baixa viscosidade, necessitam estar escorvadas e operam com pressão praticamente constante com uma ampla faixa de pressão. (SCHEID, 2015)

        Na figura abaixo é possível observar o esquema em corte de uma bomba centrífuga.

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Figura 1 – Esquema em corte de uma bomba centrífuga. Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/A42.html

As bombas hidráulicas podem trabalhar para condições diversas daquelas para as quais foram projetadas, isto é, para diferentes alturas manométricas e vazões. Quando deseja-se especificar qual tipo de bomba é mais adequadas para determinado sistema e determinar a vazão de um sistema quando a bomba ja é especificada, é utilizada a curva característica (ALMEIDA, 2011), demonstrando assim que as bombas podem funcionar em uma ampla faixa de valores.

        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). Abaixo é possível observar, de modo geral, o aspecto de curvas características. (UNICAMP)

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Figura 2 – Curva característica de uma bomba centrífuga. Fonte: http://www.fem.unicamp.br/~franklin/EM886/Exp6_bomba_centrif.pdf

Onde:

H = altura de elevação manométrica ou carga total

Q = vazão ou capacidade da bomba

P = potência absorvida ou potência no eixo

η = rendimento

Modificando-se qualquer parâmetro em relação ao número de giros do rotor, forma e dimensão para uma mesma carcaça, a curva característica da bomba será alterada de modo correspondente, uma vez que a intensidades das forças centrífugas geradas no rotor variam com esses parâmetros. (Macintyre, 1980)

Para o cálculo da carga da bomba, é preciso escrever a equação da energia aplicada entre dois pontos (Equação de Bernoulli modificada), que fornece a equação 1:

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        A perda de carga na tubulação deve ser considerada (equação 2):

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        Caso haja uma coluna empacotada no sistema a ser estudado, deve-se levar em consideração a perda de carga na coluna (equação 3):

 (3)[pic 6]

        No nosso caso, pode-se considerar que c=1,01 e k=5.10-7 cm2. Livro

        O ponto de interseção da curva da bomba com a curva do sistema é chamado de ponto de operação. É nele em que se pode determinar a vazão fornecida pela bomba (ALMEIDA, 2011). Outra forma de obter o ponto de operação da bomba instalada no sistema é expressar matematicamente as curvas da bomba e do sistema e resolver simultaneamente essas equações (TALWAR, 1988). Na figura (2) abaixo é possível ver o ponto de operação esquematicamente.

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Figura 3 - Exemplo de ponto de operação definido na interseção entre as curvas característica e do sistema

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais

Reservatório de água

Bomba Centríuga

Manômetro de vidro

Vacuômetro

Água

Rotâmero

Procedimento experimental

        Com a frequência da bomba ajustada para 60 Hz, a mesma é ligada. Fecha-se completamente a válvula controladora de vazão e mede-se a vazão mássica e queda de pressão, que no caso estará no seu valor máximo. Para a construção da curva característica, é necessário obter um grande conjunto de pontos, para tal, abre-se a válvula aos poucos, coletando-se assim os dados em diferentes valores de vazão mássica até completa abertura da válvula, obtendo-se assim a queda de pressão mínima.