Sexta aula de laboratório de ME5330 - Escola da Vida
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Sexta aula de laboratório de
ME5330
Primeiro semestre de 2015
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Lembrem que para a determinação do ponto de trabalho devemos obter a CCI e posteriormente o
ponto (Q, HB, hB e NPSHreq) no cruzamento da CCI com
a CCB e calcular a NB.
Aprendemos achar a CCI pela equação da energia, existe outra maneira para a sua
determinação?
2
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Sim, podemos obtê-la
experimentalmente
através do inversor de
frequência
Como
vamos fazer
isso?
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Através da experiência do
inversor de frequência
E quais seriam
os objetivos
desta
experiência?
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Vamos sintetizar a vantagem de utilizar o inversor de frequência
para controlar a Q.
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Vamos inicialmente conhecer a possibilidade
de variação da frequência na bancada 8!
Não seria pelo
inversor de frequência?
6
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Exatamente é pelo inversor de frequência
pólos de númerop
frequênciaf
p
f120n
Possibilidade de variação da frequência na
bancada 8!
7
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Vamos trabalhar com a instalação de bombeamento representada a
seguir.
Que também representa uma instalação de
recalque
8
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Caminho tradicional da bancada 8
Vamos evocar a utilização do
inversor de frequência
para controlar a vazão.
Neste caso a CCI permanece
inalterada e existe o
deslocamento da CCB
9
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10
Caminho escolhido na bancada 8
A vazão será determinada pelo medidor
eletromagnético
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Próximo slide detalha o componente especificado na
legenda adotada
11
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Legenda Singularidade Legenda Singularidade
1 Válvula de poço 22 Nipple duplo
2 Tubulação PVC 23 Válvula esfera
3 Adaptador PVC - Aço 24 Nipple duplo
4 Válvula esfera 25 T de passagem direta
5 Nipple 26 Nipple
6 T de passagem direta 27 Curva fêmea
7 Tubulação de aço 2 28 Tubulação de aço
8 Curva fêmea 29 Medidor de vazão
9 Nipple 30 Luva
10 União 31 Tubulação de aço
11 Redução excêntrica 2" x 1 1/2" 32 Curva fêmea
12 Bomba 33 Nipple
13 Motor elétrico 34 T de passagem lateral
14 Nipple 35 Tubulação de aço
15 união 36 Válvula globo
16 Nipple 37 Nipple duplo
17 Ampliação 1" x 1 1/2" 38 T de passagem direta
18 Nipple 39 Nipple duplo
19 Válvula de retenção vertical 40 Válvula esfera
20 Nipple 41 Tubulação de aço
21 Cruzeta 42 Saída de tubulação 12
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O gráfico abaixo mostra o deslocamento da
CCB em função da rotação.
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BANCADA 8
Ensaio f (Hz) Q (m³/h)
pbarométrica
(mmHg)
Nm
(kW)
Pme
(........)
Pms
(..........)
1 -
2 25
3 30
4 40
5 45
6 50
7 55
8 60
DADOS GERAIS
g (N/m³)
Hestática (m) 1,15 T (°F)
Atanque (m²) he8 (m)
De (mm) hs8 (m)
Ds(mm) Dze-s (m)
Ae (cm²)
As (cm²)
Dados a
serem
coletados:
14
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15
Podemos recorrer
também a bancada
da sala E039 do
Centro
Universitário da
FEI
15
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Ao construir as curvas HB = f(Q) para 60 Hz e 50 Hz, vamos procurar comprovar que a
utilização do inversor trará uma redução na potência consumida e para viabilizar isto no próximo slide é dada a curva do rendimento
da bomba em função da vazão.
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Obtenção da carga manométrica
g2
vvppzzHHHH
2ee
2sses
esBsBe
g
18
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Manômetros alinhados, portanto:
smem ppppse
19
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Pa108,9cm
kgf1
Pa28,133mmHg1
Pa136008,9101mmHg1
cm5,15zz
²cm1,13Amm8,40D40 aço "5,1recalques
²cm7,21Amm5,52D40 aço "2sucçãoe
4
2
3
es
int
int
A vazão é lida diretamente no
rotâmetro
Calculando a HB
A
Qv
g2
vvppzzH
2ee
2ssmm
esBes
g
20
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Calculando a HB
6,19
v1v1
8,92,998
28,133p98000p155,0H
g2
vvppzzH
2e
2smm
B
2ee
2ssmm
esB
es
es
g
21
temperatura dos fluidos 200C rágua rHg g nágua
(kg/m³) (kg/m³) (m/s²) (m²/s)
998,2 13546 9,8 1,00E-06
dados da tubulações Entrada Saída
Dint (mm) A(cm²) Dint (mm) A(cm²)
52,5 21,7 40,8 13,1
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Experiência do inversor de frequência – primeira parte
Frequência de 60 Hz Frequência de 50 Hz
Q pme pms n Q pme pms n
Ensaio (m³/h) (mmHg) (kgf/cm²) (rpm) (m³/h) (mmHg) (kgf/cm²) (rpm)
1 0 -30 2,5 3550 0 -30 1,7 2967
2 5 -90 2,5 3519 4,25 -80 1,66 2946
3 6,5 -100 2,45 3514 5 -90 1,65 2944
4 8 -120 2,4 3509 6,5 -110 1,6 2941
5 10 -150 2,35 3504 8 -120 1,6 2937
6 12,5 -190 2,2 3493 10 -150 1,5 2931
7 15,5 -250 2 3485 12,5 -200 1,35 2925
8 17,5 -300 1,8 3477 14,5 -250 1,2 2921
Frequência de 60 Hz Frequência de 50 Hz
Exemplo de tabela de dados
22
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Pelo Excel
23
Frequência de 60 Hz Frequência de 50 Hz
Qexp ve vs Ree Qexp ve vs Ree
Ensaio (m³/h) (m/s) (m/s) (m³/h) (m/s) (m/s)
1 0 0 0 0 0 0
2 5 0,640 1,060 33468,3 4,25 0,544 0,901 28448,0
3 6,5 0,832 1,4 43508,8 5 0,640 1,060 33468,3
4 8 1,024 1,7 53549,2 6,5 0,832 1,4 43508,8
5 10 1,3 2,1 66936,6 8 1,024 1,7 53549,2
6 12,5 1,6 2,7 83670,7 10 1,3 2,1 66936,6
7 15,5 2,0 3,3 103751,7 12,5 1,6 2,7 83670,7
8 17,5 2,2 3,7 117139,0 14,5 1,9 3,1 97058,0
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Pelo Excel
24
Frequência de 60 Hz Frequência de 50 Hz
Qexp HBexp Q3500 HB3500 Qexp HBexp Q2916 HB2916
Ensaio (m³/h) (m) (m³/h) (m) (m³/h) (m) (m³/h) (m)
1 0 25,6 0 24,9 0 17,6 0 17,0
2 4,5 26,5 4,5 26,2 3,75 17,9 3,7 17,5
3 5,5 26,1 5,5 25,9 4,5 18,0 4,5 17,6
4 7,5 25,9 7,5 25,8 6 17,8 5,9 17,5
5 9,5 25,9 9,5 25,8 7,5 18,0 7,4 17,7
6 11,5 25,0 11,5 25,1 9,5 17,5 9,5 17,3
7 13,5 23,9 13,6 24,2 11 16,7 11,0 16,6
8 15,5 22,7 15,6 23,0 12,5 15,6 12,5 15,5
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Curvas obtidas através da experiência
25
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Neste ponto, calculamos a potência
nominal da bomba tanto para 60 Hz
(3500 rpm) como para 50 Hz (2916 rpm), isto para a vazão máxima
obtida em 50 Hz
Seriam os pontos A e B representados a
seguir.
26
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Pontos para os cálculos das potências nominais da bomba a 60 e 50 Hz
27
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28
W2,135362,0
7,243600
5,128,92,998
N
%622051,45,12792,75,121995,0
m7,249,245,123907,05,120327,0H
B
B
B
B
2B
2B
h
O ponto B é obtido com a válvula
controladora fechada parcialmente, já o
ponto A é obtido com a válvula totalmente
aberta!
m6,15H
h
m5,12QQ
AB
3
BA
O rendimento do ponto B
deve ser determinado
com auxílio da analise
dimensional
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O gráfico ao lado fornecido pelo
fabricante justifica o porque devemos recorrer a análise
dimensional.
![Page 30: Sexta aula de laboratório de ME5330 - Escola da Vida](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052106/62879a4e2df55f5ec605377d/html5/thumbnails/30.jpg)
30
W6,776678,0
5,153600
5,128,92,998
N
%8,672051,404,15792,704,151995,0
h
m04,15
2916
35005,12Q
D2916
Q
D3500
Q
A
AB
B
Hz60
Hz50Hz60
B
BB
2B
3
B
3R
B
3R
B
hh
h
Recorremos ao coeficiente de
vazão.
Portanto ocorreu uma redução de
cerca de 56,4% na potência nominal da
bomba
![Page 31: Sexta aula de laboratório de ME5330 - Escola da Vida](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052106/62879a4e2df55f5ec605377d/html5/thumbnails/31.jpg)
31
A partir deste ponto deveríamos fazer
uma análise financeira e ambiental, pois verificaríamos o tempo de
amortização do investimento inicial na compra e instalação do inversor de
frequência com a redução do custo da energia e aí entra também a parte
ambiental
Principalmente porque a geração de energia no Brasil em
grande parte está alicerçada em hidroelétricas!
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Podemos também através desta bancada obter a CCI prática e no
próximo slide apresento um exemplo de tabela de dados obtida
com esta finalidade.
32
![Page 33: Sexta aula de laboratório de ME5330 - Escola da Vida](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052106/62879a4e2df55f5ec605377d/html5/thumbnails/33.jpg)
Dados
coletados
para a CCI
prática:
33
Inversor de frequência – segunda parte
Frequência Q Pme Pms
Ensaio (Hz) (m³/h) (mmHg) (kgf/cm²)
1 25 4,75 -100 0,2
2 30 6,5 -110 0,3
3 40 10,5 -170 0,8
4 45 12 -200 1
5 50 14 -240 1,25
6 55 15,5 -270 1,5
7 60 17.5 -290 1,8
Determinação da carga estática feito pelo
Mauricio e pelo Valdir
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34
PHR adotado no
chão
cm64Zfinal
cm17Zinicial
34
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Exercício extra!
Considerando os slides 11 e 12 obtenha a equação da CCI para o
mesmo intervalo de vazão da experiência e a compare com a
CCI prática.
35