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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA
RELATRIO III EXPERIMENTOS EM CURVAS DE BOMBAS TIPO:
CENTRFUGA, TURBINA E SUBMERSA
MANAUS-AM/2014
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA
Jairo Wilson Souza da Silva 20903782
RELATRIO II EXPERIMENTOS EM CURVAS DE BOMBAS TIPO:
CENTRFUGA, TURBINA E SUBMERSA
MANAUS-AM/2014
Trabalho apresentado
Universidade Federal do
Amazonas, como parte do
critrio de avaliao da
disciplina Laboratrio de
Sistemas Trmicos sob
orientao do Prof. Nilton
Pereira.
1. INTRODUO
Bombas so equipamentos que quando ativos e associados a um
conjunto de condutos so capazes de elevar (recalcar) a gua de uma fonte at
um reservatrio elevado. Tambm so utilizadas para aumentar a vazo
durante horrios de pico e at mesmo para o transporte de outros lquidos que
no a gua, como os derivados do petrleo.
Utilizamos no experimento bombas tipo: centrifuga, turbina e submersa
cujos rendimentos podem ser medidos pela razo entre a potncia fornecida
pela bomba gua (potncia hidrulica) e a potncia fornecida pelo motor
bomba (potncia mecnica).
Cada bomba possui sua curva caracterstica, que relaciona Hman e Q,
representando assim a energia cedida pela bomba ao fluido em funo da
vazo bombeada.
1.1. BOMBAS UTILIZADAS NO EXPERIMENTO
1.1.1. BOMBA CENTRFUGA
Bomba onde a energia hidrulica gerada pela rotao do rotor,
impulsionando o lquido pela ao da fora centrfuga. Esse modelo alm de
atingir uma grande vazo, tambm consegue alcanar altos ndices de altura
manomtrica. O lquido entra no bocal de suco e, logo em seguida, no centro
de um dispositivo rotativo conhecido como impulsor, que ao girar, imprime
uma rotao ao lquido situado nas cavidades entre as palhetas externas,
proporcionando-lhe uma acelerao centrfuga. Como as lminas do impulsor
so curvas, o fluido impulsionado nas direes radial e tangencial pela fora
centrfuga.
1.1.2. BOMBA SUBMERSA
Bomba submersa uma bomba centrfuga de mltiplos estgios
acoplada a um motor eltrico capaz de funcionar submerso na gua. Dentre as
vantagens da Bomba Submersa, a principal no precisar de um longo eixo de
acionamento, exigido pelas bombas comuns. So menos afetadas por desvios
de verticalidade e desalinhamento do poo, alm de no ser necessrio
construir uma casa de bomba, resultando assim num produto mais econmico.
1.1.3. BOMBA TIPO TURBINA
A bomba turbina possui um rotor de bronze que desenvolve energia de
presso pela recirculao do lquido numa srie de palhetas giratrias. Este
rotor da bomba turbina um disco macio com grande nmero de pequenas
palhetas radiais dispostas dos dois lados do disco, que sofre um
adelgaamento.
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL GERAL
a. Em qualquer experimento, antes de acionar o motor eltrico,
certifique-se que:
A bomba correta foi selecionada;
O motor est corretamente acoplado;
A vlvula gaveta est aberta;
H gua suficiente no reservatrio;
b. Encher o reservatrio inferior;
c. Realizar as tomadas das de presso ao manmetro escolhido e
ao vacumetro;
d. Realizar a escorva da bomba pelo reservatrio plstico acoplado
e fechar a vlvula de esfera de escorva;
e. Acionar a bomba atravs do painel eltrico e selecionar a
velocidade desejada com o potencimetro no painel eltrico;
f. Abrir vagarosamente a vlvula gaveta acompanhando as
medidas;
Presso de recalque;
Presso de suco;
Velocidade da bomba;
Torque aplicado;
g. Repetir para as quatro bombas, lembrando-se de desligar o motor
quando for rocar de bomba;
h. Ao finalizar o experimento, desligar o motor;
3. MATERIAIS UTILIZADOS
01 Reservatrio inferior em ao carbono;
01 reservatrio superior em ao carbono para medida da vazo;
01 vlvula de ajuste de vazo;
01 vlvula de alivio de presso ajustada em 4 Bar;
04 vlvulas de esfera para seleo da bomba sob ensaio;
01 bomba centrfuga marca Thebe;
01 bomba de engrenagens marca Edral;
01 bomba submersa marca Ferrari;
01 bomba tipo turbina marca Beck;
Dinammetro para medida do torque;
Cronometro;
Painel de operaes;
4. MONTAGEM DO SISTEMA
5. CURVAS DE UMA BOMBA CENTRFUGA
5.1. OBJETIVO
Obter a curva de funcionamento de uma bomba centrifuga operando em
velocidade constante.
5.2. INTRODUO
A curva mais comum e utilizada em dimensionamento de bombas
curva Altura Manomtrica (Hman) versus Vazo (Q), que obtida com o rotor
operando em velocidade constante (n).
A curva mais comum e utilizada em dimensionamento de bombas
centrfugas curva Altura Manomtrica (Hman) versus Vazo (Q), que obtida
com o rotor operando em velocidade constante (n).
Neste caso esto sendo desprezadas as perdas de carga os trechos de
tubulao entre a sada da bomba e o ponto de medida de presso.
Se a presso na suco for desprezvel, a elevao da bomba, a
elevao da bomba poder ser considerada como a presso indicada no
manmetro de Bourdon.
A potencia hidrulica transferia ao fluido obtida pela relao:
Phidraulica = Hman . Q
Onde: Presso manomtrica = Hman em Pa
Vazo = Q em m3/s
O torque aplicado pelo motor da bomba calculado pelo produto da
fora pelo brao. O brao a distancia entre o centro do eixo do motor at o
ponto de aplicao da fora na clula de carga.
O indicador de torque j tem todas as equaes e mostra o torque
transmitido diretamente no indicador digital em N.cm.
A potncia mecnica absorvida pela bomba obtido pela relao:
Pmecanica = T.
Onde: Torque T em Nm
Velocidade em rad/s
O rendimento obtido pela relao entre a potncia hidrulica transferia
ao fluido e a potncia mecnica entregue pelo motor da bomba.
= Phidraulica / Pmecanica
5.3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL REALIZADO
Instalar o motor com dinammetro na bomba centrifuga
verificando seu perfeito acoplamento;
Manobrar as vlvulas de esferas, deixando somente a
vlvula na tubulao de suco e a vlvula na tubulao de
recalque da bomba centrifuga aberta;
Abrir a vlvula de esvaziamento do reservatrio superior;
Utilizar o reservatrio superior cronometrando o tempo de
enchimento determinado (a vazo ser determinada pelo
volume coletado e o tempo);
Abrir a vlvula de gaveta totalmente e ligar o motor eltrico,
ajustando a rotao desejada pelo potencimetro no painel
frontal, acompanhando o indicador de velocidade;
Ir atuando sobre a vlvula de gaveta, fechando-a de forma
a causar uma reduo de vazo e realizar as medidas;
Repetir o procedimento algumas vezes para que se possa
gerar a curva da bomba;
5.4. ANALISE DOS DADOS PARA BOMBA CENTRIFUGA
Ao fim do experimento, podemos obter os seguintes dados e resultados:
0
2
4
6
8
10
12
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000Dif
eren
cial
de
Pre
sso
(m
)
Vazo (m3/h)
Curva Experimental da Bomba Centrfuga
Curva da bomba rotao de 2000 rpm Curva da bomba rotao de 2500 rpm
Altura Tempo Vazo Hsuc. Hrec. H Vel. Rotao Torque POT MECNICA POT HIDRULICA EFICINCIA
(mm) (s) (m3/h) (MCA) (MCA) (m) (rpm) (N.cm) (W) (W) %
80 8,1 2,844 0 4 4 2000 44 92,15338451 30,97284198 33,61009707
60 11,35 1,522 0 6 6 2000 34 71,20943348 24,86696234 34,92088214
60 28,5 0,606 0 7 7 2000 27 56,54866776 11,55368513 20,43140111
80 9,15 2,518 0 5 5 2000 42 87,9645943 34,27322679 38,9625247
100 7,64 3,770 0 6 6 2500 75 196,3495408 61,57068555 31,35769266
80 7,83 2,943 0 8 8 2500 68 178,0235837 64,08174204 35,99620944
60 11,02 1,568 0 10 10 2500 52 136,1356817 42,68602882 31,35550379
30 24,43 0,354 0 11 11 2500 37 96,86577349 10,59025873 10,93292124
BOMBA CENTRFUGA
6. CURVAS DE UMA BOMBA TIPO TURBINA
6.1. OBJETIVO
Obter a curva de funcionamento de uma bomba tipo turbina operando
em velocidade constante.
6.2. INTRODUO
A curva mais comum e utilizada em dimensionamento de bombas
curva Altura Manomtrica (Hman) versus Vazo (Q), que obtida com o rotor
operando em velocidade constante (n).
0
20
40
60
80
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000
Po
tn
cia
Hid
ru
lica
(W)
Vazo (m3/h)
Grfico Experimental Potncia Hidraulica X Vazo Bomba Centrfuga
Rotao de 2000 rpm Rotao de 2500 rpm
0
20
40
60
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000
Efic
in
cia
(%)
Vazo (m3/h)
Grfico Experimental Eficincia X Vazo Bomba Centrfuga
Rotao de 2000 rpm Rotao de 2500 rpm
A curva mais comum e utilizada em dimensionamento de bombas
curva Altura Manomtrica (Hman) versus Vazo (Q), que obtida com o rotor
operando em velocidade constante (n).
Neste caso esto sendo desprezadas as perdas de carga os trechos de
tubulao entre a sada da bomba e o ponto de medida de presso.
Se a presso na suco for desprezvel, a elevao da bomba, a
elevao da bomba poder ser considerada como a presso indicada no
manmetro de Bourdon.
A potencia hidrulica transferia ao fluido obtida pela relao:
Phidraulica = Hman . Q
Onde: Presso manomtrica = Hman em Pa
Vazo = Q em m3/s
O torque aplicado pelo motor da bomba calculado pelo produto da
fora pelo brao. O brao a distancia entre o centro do eixo do motor at o
ponto de aplicao da fora na clula de carga.
O indicador de torque j tem todas as equaes e mostra o torque
transmitido diretamente no indicador digital em N.cm.
A potncia mecnica absorvida pela bomba obtido pela relao:
Pmecanica = T.
Onde: Torque T em Nm
Velocidade em rad/s
O rendimento obtido pela relao entre a potncia hidrulica transferia
ao fluido e a potncia mecnica entregue pelo motor da bomba.
= Phidraulica / Pmecanica
6.3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL REALIZADO
Instalar o motor com dinammetro na bomba tipo turbina
verificando seu perfeito acoplamento;
Manobrar as vlvulas de esferas, deixando somente a
vlvula na tubulao de suco e a vlvula na tubulao de
recalque da bomba centrifuga aberta;
Abrir a vlvula de esvaziamento do reservatrio superior;
Utilizar o reservatrio superior cronometrando o tempo de
enchimento determinado (a vazo ser determinada pelo
volume coletado e o tempo);
Abrir a vlvula de gaveta totalmente e ligar o motor eltrico,
ajustando a rotao desejada pelo potencimetro no painel
frontal, acompanhando o indicador de velocidade;
Ir atuando sobre a vlvula de gaveta, fechando-a de forma
a causar uma reduo de vazo e realizar as medidas;
Repetir o procedimento algumas vezes para que se possa
gerar a curva da bomba;
6.4. ANLISE DOS DADOS PARA BOMBA TIPO TURBINA
Altura Tempo Vazo Hsuc. Hrec. H Vel. Rotao Torque POT MECNICA POT HIDRULICA EFICINCIA
(mm) (s) (m3/h) (MCA) (MCA) (m) (rpm) (N.cm) (W) (W) %
100 17,64 1,633 0 2 2 1500 39 61,26105675 8,8888896 14,50985352
60 13,56 1,274 0 4 4 1500 48 75,39822369 13,8761073 18,4037589
50 16,85 0,855 0 6 6 1500 58 91,10618695 13,95845809 15,32108692
50 31,7 0,454 0 8 8 1500 67 105,2433539 9,892745271 9,399876481
80 10,03 2,297 0 3 3 2000 60 125,6637061 18,75972234 14,92851271
80 13,54 1,702 0 6 6 2000 78 163,362818 27,79320754 17,01317833
40 8,71 1,323 0 9 9 2000 90 188,4955592 32,40413577 17,19092795
40 19,59 0,588 0 12 12 2000 107 224,100276 19,20980246 8,571967336
BOMBA TIPO TURBINA
0
2
4
6
8
10
12
14
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500
Dif
eren
cial
de
Pre
sso
(m
)
Vazo (m3/h)
Curva Experimental da Bomba Tipo Turbina
Curva da bomba rotao de 1500 rpm Curva da bomba rotao de 2000 rpm
7. CURVAS DE UMA BOMBA SUBMERSA
7.1. OBJETIVO
Obter a curva de funcionamento de uma bomba submersa operando em
velocidade constante.
0
5
10
15
20
25
30
35
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500
Po
tn
cia
Hid
ru
lica
(W)
Vazo (m3/h)
Grfico Experimental Potncia Hidraulica X Vazo Bomba Tipo Turbina
Rotao de 1500 rpm Rotao de 2000 rpm
0
5
10
15
20
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800
Efic
in
cia
(%)
Vazo (m3/h)
Grfico Experimental Eficincia X Vazo Bomba Tipo Turbina
Rotao de 1500 rpm Rotao de 2000 rpm
7.2. INTRODUO
A curva mais comum e utilizada em dimensionamento de bombas
curva Altura Manomtrica (Hman) versus Vazo (Q), que obtida com o rotor
operando em velocidade constante (n).
A curva mais comum e utilizada em dimensionamento de bombas
curva Altura Manomtrica (Hman) versus Vazo (Q), que obtida com o rotor
operando em velocidade constante (n).
Neste caso esto sendo desprezadas as perdas de carga os trechos de
tubulao entre a sada da bomba e o ponto de medida de presso.
Se a presso na suco for desprezvel, a elevao da bomba, a
elevao da bomba poder ser considerada como a presso indicada no
manmetro de Bourdon.
A potencia hidrulica transferia ao fluido obtida pela relao:
Phidraulica = Hman . Q
Onde: Presso manomtrica = Hman em Pa
Vazo = Q em m3/s
O torque aplicado pelo motor da bomba calculado pelo produto da
fora pelo brao. O brao a distancia entre o centro do eixo do motor at o
ponto de aplicao da fora na clula de carga.
O indicador de torque j tem todas as equaes e mostra o torque
transmitido diretamente no indicador digital em N.cm.
A potncia mecnica absorvida pela bomba obtido pela relao:
Pmecanica = T.
Onde: Torque T em Nm
Velocidade em rad/s
O rendimento obtido pela relao entre a potncia hidrulica transferia
ao fluido e a potncia mecnica entregue pelo motor da bomba.
= Phidraulica / Pmecanica
7.3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL REALIZADO
Instalar o motor com dinammetro na bomba tipo turbina
verificando seu perfeito acoplamento;
Manobrar as vlvulas de esferas, deixando somente a
vlvula na tubulao de suco e a vlvula na tubulao de
recalque da bomba centrifuga aberta;
Abrir a vlvula de esvaziamento do reservatrio superior;
Utilizar o reservatrio superior cronometrando o tempo de
enchimento determinado (a vazo ser determinada pelo
volume coletado e o tempo);
Abrir a vlvula de gaveta totalmente e ligar o motor eltrico,
ajustando a rotao desejada pelo potencimetro no painel
frontal, acompanhando o indicador de velocidade;
Ir atuando sobre a vlvula de gaveta, fechando-a de forma
a causar uma reduo de vazo e realizar as medidas;
Repetir o procedimento algumas vezes para que se possa
gerar a curva da bomba;
7.4. ANLISE DOS DADOS PARA BOMBA SUBMERSA
Altura Tempo Vazo Hsuc. Hrec. H Vel. Rotao Torque POT MECNICA POT HIDRULICA EFICINCIA
(mm) (s) (m3/h) (MCA) (MCA) (m) (rpm) (N.cm) (W) (W) %
100 17,28 1,667 0 2 2 2500 118 308,9232776 9,0740748 2,937323102
120 24,08 1,435 0 3 3 2500 113 295,8333082 11,72093117 3,962005239
140 38,48 1,048 0 4 4 2500 107 280,1253449 11,40956432 4,07302107
160 64,09 0,719 0 5 5 2500 99 259,1813939 9,786238886 3,775826165
80 78,17 0,295 0 6 6 2500 93 243,4734307 4,81412345 1,9772685
100 21,97 1,311 0 1,5 1,5 2000 80 167,5516082 5,352754183 3,194689828
80 20,31 1,134 0 2 2 2000 77 161,2684229 6,176268342 3,829806376
60 23,4 0,738 0 3 3 2000 69 144,5132621 6,030769713 4,173160046
20 29,075 0,198 0 4 4 2000 65 136,1356817 2,15717988 1,584580805
60 11,89 1,453 0 1,8 1,8 2250 92 216,7698931 7,121278955 3,285178976
60 17,11 1,010 0 3 3 2250 85 200,2765317 8,247808959 4,118210402
30 13,51 0,640 0 4 4 2250 81 190,8517537 6,963731127 3,648764547
10 11 0,262 0 5 5 2250 77 181,4269757 3,563636649 1,964226452
BOMBA SUBMERSA
0
2
4
6
8
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800
Dif
eren
cial
de
Pre
sso
(m
)
Vazo (m3/h)
Curva Experimental da Bomba Submersa
Curva da bomba rotao de 2000 rpm
Curva da bomba rotao de 2250 rpm
Curva da bomba rotao de 2500 rpm
0
2
4
6
8
10
12
14
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800
Po
tn
cia
Hid
ulic
a (W
)
Vazo (m3/h)
Grfico Experimental Potncia Hidraulica X Vazo Bomba Submersa
Rotao de 2000 rpm Rotao de 2250 rpm Rotao de 2500 rpm
0
1
2
3
4
5
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800
Efic
in
cia
(%)
Vazo (m3/h
Grfico Experimental Eficincia X Vazo Bomba Submersa
Rotao de 2000 rpm Rotao de 2250 rpm Rotao de 2500 rpm
8. DADOS COMPARATIVOS DO PROGRAMA LABVIEW
8.1. BOMBA CENTRIFUGA
BOMBA CENTRFUGA
Altura Tempo Vazo Hsuc. Hrec. H Vel. Rotao Torque POT MECNICA
(mm) (s) (m3/h) (MCA) (MCA) (m) (rpm) (N.cm) (W)
80 8,1 2,844 0 4 4 2000 44 92,15338451
8.2. BOMBA TIPO TURBINA
PRESSO DE 2 MCA
76
78
80
82
84
86
88
90
92
94
10
:38
:53
10
:38
:57
10
:39
:01
10
:39
:05
10
:39
:09
10
:39
:13
10
:39
:17
10
:39
:21
10
:39
:25
10
:39
:29
10
:39
:33
10
:39
:37
10
:39
:41
10
:39
:45
10
:39
:49
Po
tn
cia
Me
cn
ica
Horas
Bomba Tipo Centrifuga
Potncia MecnicaFornecida pelo Labview
Potncia MecnicaReferncia
Altura Tempo Vazo Hsuc. Hrec. H Vel. Rotao Torque POT MECNICA
(mm) (s) (m3/h) (MCA) (MCA) (m) (rpm) (N.cm) (W)
100 17,64 1,633 0 2 2 1500 39 61,26105675
BOMBA TIPO TURBINA
PRESSO DE 6 MCA
50
52
54
56
58
60
621
1:0
8:5
4
11
:08
:57
11
:09
:00
11
:09
:03
11
:09
:06
11
:09
:09
11
:09
:12
11
:09
:15
11
:09
:18
11
:09
:21
11
:09
:24
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:09
:27
11
:09
:30
11
:09
:33
11
:09
:36
11
:09
:39
11
:09
:42
11
:09
:45
11
:09
:48
11
:09
:51
Po
tn
cia
Me
cn
ica
Horas
Bomba Tipo Turbina P2
Potncia MecnicaFornecida pelo Labview
Potncia MecnicaReferncia
Altura Tempo Vazo Hsuc. Hrec. H Vel. Rotao Torque POT MECNICA
(mm) (s) (m3/h) (MCA) (MCA) (m) (rpm) (N.cm) (W)
80 13,54 1,702 0 6 6 2000 78 163,362818
BOMBA TIPO TURBINA
150
155
160
165
170
11
:27
:15
11
:27
:19
11
:27
:23
11
:27
:27
11
:27
:31
11
:27
:35
11
:27
:39
11
:27
:43
11
:27
:47
11
:27
:51
11
:27
:55
11
:27
:59
11
:28
:03
11
:28
:07
11
:28
:11
Po
tn
cia
Me
cn
ica
Horas
Bomba Tipo Turbina P6
Potncia MecnicaFornecida pelo Labview
Potncia MecnicaReferncia
8.3. BOMBA SUBMERSA
9. CONCLUSO
No experimento apresentado, foram demonstrados mecanismos para se
obter a curva de funcionamento de uma bomba tipo turbina, submersa e
centrifuga. De acordo com a analise, podemos observar um pequeno desvio no
padro das curvas adquiridas e o padro usados em catlogos dos fabricantes.
Isso. Esse desvio deve-se ao pequeno numero de pontos estudados.
No entanto o experimento atendeu as expectativas, promovendo a
interao entre estudantes e mais importante, correlacionando a teoria vista em
sala de aula com a pratica em laboratrio.
Altura Tempo Vazo Hsuc. Hrec. H Vel. Rotao Torque POT MECNICA
(mm) (s) (m3/h) (MCA) (MCA) (m) (rpm) (N.cm) (W)
100 21,97 1,311 0 1,5 1,5 2000 80 167,5516082
BOMBA SUBMERSA
145
150
155
160
165
170
09
:35
:34
09
:35
:40
09
:35
:46
09
:35
:52
09
:35
:58
09
:36
:04
09
:36
:10
09
:36
:16
09
:36
:22
09
:36
:28
09
:36
:34
09
:36
:40
09
:36
:46
09
:36
:52
09
:36
:58
09
:37
:04
09
:37
:10
09
:37
:16
09
:37
:22
Po
tn
cia
Me
cn
ica
Horas
Bomba Tipo Submersa
Potncia MecnicaFornecida peloLabview
Potncia MecnicaReferncia
10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
MACINTYRE, ARCHIBALD JOSEPH. Bombas e instalaes de
bombeamento. 2 Ed. Editora LTC. 1997
FOX, ROBERT W. PRITCHARD, PHIL J, e MCDONALD, ALAN T.
Introduo a Mecnica dos Fluidos. 6 Ed. Editora LTC. 2006.