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ÍNDICE
3.3.2 – Carga ou Altura Manométrica (H 3.3.4 – Rendimento Global (η
- 1 ‐ RESUMO DOS RESULTADOS ....................................................................................... - 2 – OBJETIVO............................................................................................................ - 3 ‐ DESENVOLVIMENTO TEÓRICO.............................................................................. - 3.1 ‐ Bomba centrífuga..............................................................................................
- 3.2 ‐ Esquema básico.................................................................................................
- 3.3 – Base Teórica.........................................................................
- 3.3.1 – Vazão (Q) - ) B
- 3.3.3 – Coeficientes Adimensionais (ψ e φ) - ) g
- 4 ‐ EXECUÇÃO EXPERIMENTAL...................................................................................
- 5 ‐ DADOS FORNECIDOS ...................................................................................................
- 6 ‐ TABELAS DE RESULTADOS..................................................................................... - 7 ‐ CONVERSÕES ............................................................................................................. - 8 ‐ GRÁFICOS (VIDE GRÁFICOS MANUSCRITOS NO FINAL DO TRABALHO)................
- 9 ‐ COMENTÁRIOS E CONCLUSÕES.........................................................................
1 ‐ RESUMO DOS RESULTADOS
Conseguimos levantar as principais curvas da bomba centrífuga (curva característica,
curva universal e curva de rendimento) localizada no laboratório da FEI. Para maiores
detalhes, ver gráficos nas últimas folhas desse trabalho.
2 ‐ OBJETIVO
Levantamento das curvas abaixo:
‐ H
B = f (Q); CURVA CARACTERÍSTICA;
‐ η g
= f (Q); CURVA UNIVERSAL;
‐ ψ = f (φ). CURVA DE RENDIMENTO;
Onde,
H
B = carga ou altura manométrica da bomba;
Q = vazão recalcada (ou bombeada);
ψ = coeficiente manométrico (adimensional);
φ = coeficiente de vazão (adimensional);
η g
= rendimento global do conjunto motor/bomba;
3 ‐ DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
3.1 ‐ Bomba centrífuga
É o equipamento mais utilizado para bombear líquidos no saneamento básico,
na irrigação de lavouras, nos edifícios residenciais, na indústria em geral, transferindo
líquidos de um local para outro.
Ela funciona da seguinte maneira: Uma fonte externa à bomba, como um motor
elétrico, motor a diesel, etc., gira um ou mais rotores dentro do corpo da bomba,
movimentando o líquido e criando a força centrífuga que se transforma em energia de
pressão.
A entrada do líquido na bomba é chamada de sucção, onde a pressão pode ser inferior
à atmosférica (vácuo) ou superior. O local de saída do líquido da bomba é conhecido
como de recalque. A diferença de pressão na sucção e no recalque da bomba é
conhecida com altura manométrica total (H B
) e que determina a capacidade da bomba
em transferir líquido, em função das pressões que deverá vencer, expressa em energia
de pressão.
Vamos iniciar com a válvula totalmente aberta (Q (^) máx ) e fechando convenientemente a
válvula, vamos até o último ensaio, correspondente à válvula totalmente fechada
(Q=0).
3.3 – Base Teórica
3.3.1 – Vazão (Q)
t
h A
t
V
Q
Δ × tan que = =
3.3.2 – Carga ou Altura Manométrica (H B
É definida como sendo a altura geométrica da instalação mais as perdas de carga ao
longo da trajetória do fluxo. Altura geométrica é a soma das alturas de sucção e
recalque. Fisicamente, é a quantidade de energia hidráulica que a bomba deverá
fornecer à água, para que a mesma seja recalcada a uma certa altura, vencendo,
inclusive, as perdas de carga.
A altura manométrica é descrita pela seguinte equação:
p - p
2g
v -v H =
+z γ
p
2g
v +z +H = γ
p
2g
v
H +H =H
s
2 1
2 1
2 2 B
s
s
2 s e B
e
2 e
e B s
3.3.3 – Coeficientes Adimensionais (ψ e φ)
A partir das variáveis envolvidas num fenômeno qualquer, podemos determinar
relações adimensionais construídas com as variáveis, e que também podem
representar o fenômeno. O fenômeno “bomba centrífuga” pode ser representado
pelas seguintes variáveis:
f (Δp,p,n,Dr ,Q)= 0
Utilizando a teoria citada acima, podemos construir a função dos adimensionais
envolvidos, que também poderá representar o fenômeno.
f( ψ , ϕ)= 0 ou ψ =f( ϕ )
Onde:
2 r
B
n².D
g.H ψ = (coeficiente^ manométrico)
3
n.Dr
Q
ϕ = (coeficiente de vazão)
n = rotação da bomba
D (^) r = diâmetro do rotor
g = aceleração da gravidade
3.3.4 – Rendimento Global (η g
Sabemos que:
B
B N
N
η Rendimento da bomba
m
m N
N B
η Rendimento do motor
m
g N
N
η Rendimento global
Nr = Nm = Potência do motor, ou potência elétrica retirada da rede pelo motor;
Nnom = potência nominal do motor (gravada na placa do motor);
NB = potência da bomba (potência no eixo da bomba);
N = Potência útil, recebida pelo fluido;
- Medir o tempo necessário de 100 mm com o objetivo de calcular a vazão
(conforme figura abaixo);
- Fechar totalmente a válvula globo, zerando a vazão, e anotar o valor da pressão
(p (^) ms), que será a pressão máxima (p (^) msmáx );
- Dividir a faixa útil (∆p = p (^) msmáx – pmsmín ) em cinco partes iguais, que orientarão
as vazões utilizadas;
- Programar a experiência, anotando todas as pressões (p (^) ms e pme), a potência do
motor (Nm) para todos os p (^) ms e todas as vazões que serão utilizadas para todos
os p (^) ms;
5 ‐ DADOS FORNECIDOS
EXP. BOMBA VALORES NUMÉRICOS
γh2o = 1000 kgf/m³ D r = 132 mm (rotor)
g = 9,8 m/s² De = 41,0 mm
n = 3500 rpm Ds = 27,0 mm
z = 290 mm Atanque = 0,546 m²
TABELAS
DE
RESULTADOS
EXP.
BOMBA
z
0,29m
TABELA
DESENVOLVIMENTO
GRAND.
h
t
Q
v
s
v
e
(v²)/2g
p
ms
p
me
p/
H
B
N
N
m
g
UNID.
ENSAIOS
m
s
L/s
m/s
m/s
m
kgf/m²
kgf/m²
m
m
CV
CV
Baseados também nos dados experimentais, e encontrando o coeficiente
manométrico, têm‐se a seguinte curva universal:
Baseados também nos dados experimentais, e encontrando o rendimento, têm‐se a
seguinte curva de rendimento:
CURVA UNIVERSAL
0
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025 0,003 0,
φ
ψ Série
CURVA DE RENDIMENTO
0
10
20
30
40
50
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Q (L/s)
η
g (%)
Série
9 ‐ COMENTÁRIOS E CONCLUSÕES
As bombas centrífugas são equipamentos mecânicos e, portanto, estão sujeitas à
problemas operacionais que vão desde uma simples redução de vazão até o não
funcionamento generalizado ou colapso completo. Mesmo que o equipamento tenha
sido bem projetado, instalado e operado, mesmo assim estará sujeito a desgastes
físicos e mecânicos com o tempo. Os problemas operacionais podem surgir das mais
diversas origens como imperfeições no alinhamento motor‐bomba, falta de
lubrificação ou lubrificação insuficiente ou qualidade inadequada do lubrificante, etc,
colocação e aperto das gaxetas, localização do equipamento, dimensionamento das
instalações de sucção e recalque, bem como suas próprias instalações, fundações e
apoios qualidade da energia fornecida, etc. Esses fatores influenciam diretamente nos
dados obtidos experimentalmente.
Um bom manuseio dos equipamentos durante o experimento e a preocupação
na precisão da coleta de dados também deve ser considerada para que os resultados
não fujam do que se é esperado.
Nesse experimento realizado obtivemos como resultado uma curva
característica tipo flat, que demonstrou uma variação pequena da altura manométrica
em relação as diferentes vazões aplicada. Então a experimentação obteve sucesso ao
demonstrar a partir de seus dados realmente uma curva que identifica um tipo de
bomba centrífuga.
E a partir dos resultados válidos obtidos pudemos também traçar a curva
universal e a curva de rendimento da bomba, confirmando a pequena variação do
fator manométrico em relação às vazões submetidas e o rendimento da mesma.
