CURVAS DE DESEMPENHO OPERACIONAL DE BOMBAS CENTRÍFUGAS DETERMINADAS A PARTIR DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO ROT

CURVAS DE DESEMPENHO OPERACIONAL DE BOMBAS CENTRÍFUGAS DETERMINADAS A PARTIR DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO ROTOR I - VALORES NOMINAIS

Marcelo Calgaro1; Adroaldo Dias Robaina1; Márcia Xavier Peiter2 1Departamento de Engenharia Rural, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, [e-mail] 2Curso de Engenharia Agrícola, Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões – URI, Santiago, RS.

1 RESUMO

Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia com a finalidade de determinar os valores nominais da vazão, altura manométrica, rendimento, potência requerida e NPSH requerido no ponto de maior eficiência para diversos modelos de bombas, a partir das medidas das características físicas dos rotores (d1, d2, b2, e2 e β2). Para alcançar esse objetivo foi executada uma série de medidas nos rotores das bombas hidráulicas, uma metodologia de cálculo com base na teoria das bombas hidráulicas e em coeficientes experimentais fornecidos pela literatura especializada disponível. Os resultados obtidos permitiram verificar que um método simples, rápido e de baixo custo pode fornecer os valores nominais ou de projeto dos modelos de bombas avaliados. A conclusão do trabalho é que a metodologia proposta foi capaz de estimar os valores nominais da vazão Q0, da altura manométrica H0, da potência P0, do NPSH requerido NPSHr0, do rendimento Rg0 e da velocidade específica Nq0, a partir das medidas das características físicas dos rotores dos modelos de bombas estudados.

UNITERMOS: sistemas de bombeamento, irrigação, agricultura.

CALGARO, M., ROBAINA, A. D., PEITER, M. X. OPERATIONAL PERFORMANCE CURVES OF CENTRIFUGAL PUMPS DETERMINED FROM THE PHYSICAL CHARACTERISTICS OF THE IMPELLER I - NOMINAL VALUES

2 ABSTRACT

This work aimed to develop a methodology to determine the nominal values of the outflow, manometric height, output, required potency and required NPSH in the highest point of efficiency for several pump models, from the measurements of the physical characteristics of the rotors (d1, d2, b2, e2 and ß2). To reach this objective a series of measurements was done in the hydraulic pump rotors, the used calculation methodology was based on the hydraulic pump theory and on experimental

______________________________ Recebido em 18/11/2003 e aprovado para publicação em 10/02/2004

Curvas de desempenho operacional de bombas centrífugas determinadas a partir das ...

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coefficients, which were supplied by the available specialized literature. The obtained results allowed to verify that a simple, fast, low cost method can supply either the nominal or project values of the evaluated pump models. This work concluded that the proposed methodology was capable of estimating the nominal values of the outflow Q0, the manometric height H0, the potency P0, the Net Positive Suction Head required NPSHr0, the output Rg0 and the specific speed Nq0 starting from measurements of the physical characteristics of the rotors of the studied pump models.

KEYWORDS: pump’s system, irrigation, agriculture.

3 INTRODUÇÃO

As bombas hidráulicas são caracterizadas por receberem trabalho mecânico de uma máquina motriz (motor) e transformá-lo em energia hidráulica, comunicando ao líquido um acréscimo de pressão e energia cinética (JARDIM, 1992). O campo de aplicação das bombas hidráulicas é vasto, pode-se citar como exemplo, no meio urbano, os sistemas de abastecimento de água potável e quando necessário o afastamento de águas pluviais. No meio rural, o campo de aplicação refere-se aos sistemas de irrigação em suas diferentes modalidades. Para a utilização adequada das bombas hidráulicas, é necessário, como em qualquer outro tipo de máquina, hidráulica ou não, conhecer as suas características de desempenho operacional, representadas por relações funcionais entre a altura manométrica, a potência necessária para realizar o trabalho desejado, a eficiência (ou rendimento) com que o trabalho pode ser realizado e, modernamente, o NPSH requerido pela máquina e a vazão. Essas relações funcionais são conhecidas como curvas características da bomba hidráulica. As curvas características de uma bomba hidráulica são obtidas experimentalmente em um banco de ensaio, no qual, para cada quantidade de água recalcada, são medidas a vazão, a altura manométrica (de elevação), a medida da potência absorvida pela bomba e o rendimento total ou global do sistema, para um determinado número de rotações do rotor da bomba hidráulica. O ensaio é repetido para outras rotações de trabalho, ou mesmo para outros diâmetros de rotor e os resultados são lançados em tabelas ou gráficos (PORTO, 1998). A relação do NPSHr em função

da vazão requer instalações especiais para a sua determinação. As curvas características das bombas hidráulicas apresentam um ponto especial conhecido como ponto nominal ou de projeto da bomba hidráulica, que pode ser definido como o ponto no qual o rendimento da máquina é máximo (rendimento nominal) e, nesse ponto, tem-se a vazão nominal, a altura manométrica nominal, a potência nominal e o NPSHr nominal. Para esse ponto, é definida a velocidade de rotação específica, ou simplesmente, a velocidade específica da bomba hidráulica. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia com a finalidade de determinar os valores nominais da vazão Q0, da altura manométrica Hm0, da potência P0 e do NPSHr0 de vários modelos de bombas, de fabricação de uma industria nacional, a partir das medidas das características físicas dos rotores.

4 MATERIAL E MÉTODOS

Os rotores das bombas centrífugas do tipo radial, utilizados neste estudo, são todos novos, de fabricação nacional e todos da mesma marca. As características físicas dos rotores dos diversos modelos foram determinadas através das medidas do diâmetro interno do rotor (d1), do diâmetro externo do rotor (d2), da largura do rotor (b2), da espessura da pá na saída do rotor (e2), do número de pás (Z) e do ângulo da pá na saída do rotor (β2), todas feitas com paquímetro e a precisão na casa do milímetro.

Irriga, v. 9, n. 1. janeiro-abril, 2004

Calgaro et al.

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Essas medidas (especificadas na Figura 1) foram executadas da seguinte forma: para a medida do diâmetro externo do rotor (d2) e diâmetro interno