Curva de Bomba Com Rotação Variável

7/17/2019 Curva de Bomba Com Rotação Variável

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6 – CURVA DE BOMBA CENTRÍFUGA COM ROTAÇÃO VARIÁVEL

6.1 Introdução:

Bombas centrífugas são as bombas mais utilizadas em indústrias para transporte

de líquidos de todos os tipos, desde a matéria prima aos produtos acabados além do

suprimento de água, alimentação de caldeira, circulação de líquidos em equipamentos

etc.. O projeto básico de uma bomba centrífuga prevê a utilização de líquidos

incompressíveis (maior aplicação prática) e quando há vapores ou gases no seio dos

líquidos, estes provocam variação na resposta desejada de bombeamento interferindo

assim no funcionamento normal.

Embora o funcionamento básico seja o mesmo, as bombas centrífugas podem ser

fabricadas de diversos materiais, tamanhos, capacidade e pressões de descarga e o

tamanho e o tipo para uma aplicação particular só podem ser determinados através de

um estudo detalhado da sua finalidade.

As principais vantagens de uma bomba centrífuga são:

1. Simplicidade

2.

Baixo custo

3. Fluxo uniforme

4.

Pequeno espaço para instalação

5. Baixo custo de manutenção

A curva da altura manométrica em função da vazão de uma bomba centrífuga

(“pump head-capacity curve”) representa a energia fornecida pela máquina geratriz

(transforma o trabalho que recebe de um motor em energia hidráulica).

A variação da rotação de uma bomba centrífuga pode vir a ser de grande

utilidade nas indústrias, visto que a vazão pode ser variada de acordo com a necessidade

reduzindo assim o consumo de energia.

As figuras 6.1 e 6.2 representam, respectivamente, o sistema de bomba centrífuga e o

sistema para construção da curva de bomba centrífuga.



Figura 6.1: Sistema de bomba centrífuga

Figura 6.2: Sistema para a construção da curva da bomba. 1) Bomba centrífuga com rotor (pás) dentro de

carcaça na forma de voluta de secção crescente que provoca uma diminuição da velocidade do líquido e

aumento de pressão; 2) motor elétrico; 3) duto de recalque ou de descarga; 4) Tomada de pressão no

recalque; 5) válvula de globo (válvula de regulagem); 6) Saída de tubulação; 7) Tanque de água; 8)

Tomada de pressão da sucção; 9) Manômetro em U; 10) duto de sucção.

Aplicando o balanço de energia mecânica entre a lamina d’água do tanque 7 e a

saída da tubulação 6 da figura 6.2 obtém-se a equação da altura monométrica (H).



= ∆ + ∆²2 + ∆ + 8−1 + 1−4 Eq. 6.1

Obs.: A equação pode ser reduzida uma vez que o

∆ entre os pontos 8 e 4 é

aproximadamente zero; a tubulação é curta, logo a perda de carga por atrito é

desprezível e considerando somente a perda de carga da válvula gaveta presente no

equipamento levando a 8−1 ser próximo a zero; a diferença de nível entre as tomadas

de pressão é insignificante, logo ∆ ≅ 0.

= ∆ Eq. 6.2

Para a válvula de gaveta aberta a perda de carga equivalente ( 1−4) em metros

de coluna de água é de 0,1 M.C.A., para ¼ fechada é de 0,7 M.C.A., para ½ fechada é

de 3 M.C.A. e para ¾ fechada é de aproximadamente 10 M.C.A..

A diferença de pressão, ∆, da equação 6.2 pode ser dado pela Lei de Stevin nos

pontos de mesma pressão no manômetro.

∆ = ℎ − á − á Eq. 6.3

Onde h é o desnível de mercúrio, L a distancia entre as tomadas e o peso

específico do fluido.

A potência no eixo fornecida pelo motor pode ser dada pela seguinte equação:

= . . 2 Eq. 6.4

Onde F é a força lida no dinamômetro, b é o comprimento do braço da alavanca

e n é o número de rotações por segundo.

O rendimento da bomba pode ser dado calculando-se a potencia útil ( Pot U ) e

fazendo a correlação desta com a potencia no eixo ( Pot ). A potência útil é dada pela

equação 6.5.

= .. Eq. 6.5

Onde Q é a vazão volumétrica.

6.2 Objetivo:



Obter a curva da bomba (H versus Q) mantendo uma rotação e variando a vazão

de água através da válvula gaveta.

Verificar (provar) a validade das relações (Qi/Qi+1=(ni/ni+1) j; Hi/Hi+1=(ni/ni+1)

j+1;

Poti/Poti+1=(ni/ni+1) j+2) através dos cálculos dos expoentes do termo ni/ni+1. Onde Q é a

vazão, n a rotação, H a altura manométrica, j =1 e Pot a potência.

Determinar o rendimento da bomba para quatro rotações distintas da bomba da

unidade experimental.

6.3 Materiais e Métodos:

6.3.1 Materiais:

Fita métrica ou paquímetro.

Termômetro.

Cronômetro.

Dinamômetro.

Balde.

6.3.3 Metodologia:

Para iniciar o experimento, deve-se anotar os dados fixos: temperatura da água,

altura do braço da alavanca, diferença vertical da altura na tomada de pressão e o

diâmetro interno do tubo.

Para obter experimentalmente as alturas manométricas nas diferentes vazões

através da equação 6.2, é necessário:

Abrir totalmente a válvula 5 e ajustar uma rotação na bomba.

Variar a abertura da válvula 5 (5 variações) mantendo a rotação.

Anotar a altura h no manômetro em U para cada variação e a massa anotando

o tempo de coleta (triplicata).

Para validar as relações entre a rotação, vazão, altura manométrica e potencia

serão coletados dados em quatro rotações diferentes. Para este procedimento deve-se:

Ajustar a rotação da bomba com a válvula 5 totalmente aberta.



Anotar a leitura no tacômetro.

Coletar uma massa anotando o tempo.

Anotar a leitura no dinamômetro.

Medir o diâmetro interno da tubulação de sucção (entrada da bomba) e de

recalque (saída da bomba).

Medir a distancia do eixo da bomba até a altura do braço da alavanca onde foi

medido a força com o dinamômetro.

Medir a temperatura do fluido e o desnível entre as tomadas de pressão.

6.3.3 Tratamento de Dados:

Preencher a tabela e entregar ao professor

Apresentar 3 medições, para cada vazão, conforme tabela em anexo,

juntamente com o termo teórico calculado.

Fazer memória de cálculo e colocar em anexo.

Fazer o gráfico de dispersão com valores da altura manométrica em função da

vazão da bomba centrífuga (para cada bomba) e explicar.

6.4 Bibliografia:

BADGER, W.L. & BANCHERO, J.T. Introduction to Chemical Engineering, Tokyo,

McGraw-Hill, 1955.

FOUST, A. S. Princípios de Operações Unitárias, Editora LTC, 1982.

McCABE, W., SMITH, J. and HARRIOT, P. Unit Operations of Chemical

Engineering, McGraw-Hill, 2000.



Ficha de dados da prática de Curva de Bomba Centrífuga com Rotação Variável:

GRUPO: ______

Tabela A4-1: Dados fixos.

T(fluido) Braço alavanca (m) L (m) Diâmetro (m)

Tabela A4-2: Montagem da curva da bomba

Válvula ∆h (m) M1 (Kg) t1 (s) M2 (Kg) t2 (s) M3 (Kg) t3 (s)

Fechada

¾ fechada

½ fechada

¼ fechada

Aberta

Tabela A4-3: Validade das relações e rendimento.

Amostra ∆h (m) M1 (Kg) t1 (s) M2 (Kg) t2 (s) M3 (Kg) t3 (s) n(RPM) F (N)

1

2

3

4

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